Foxglove planter producerer hjertemedicin. Kan videnskaben gøre det bedre?

Foxhlove planter, findes i mange haver, er kendt for bruserne med klokkeformede blomster, de producerer.

Men planter, der tilhører denne slægt, Digitalis, har også et mindre synligt aktiv:Kemikalier kaldet hjerteglykosider, som er blevet registreret til behandling af hjertesvigt siden 1780'erne, siger universitet ved Buffalo biolog Zhen Wang.

Wangs forskning undersøger, hvordan rævehandsker skaber disse medicinske forbindelser, med henblik på at forbedre processen. Landbrug af rævehandsker er tidskrævende og arbejdskrævende, og Wang håber at ændre det.

Specifikt, hendes laboratorium undersøger de kemiske processer, planterne bruger til at skabe hjerteglykosider:hvilke skridt tages, hvilke gener der er tændt, og hvilke enzymer der anvendes.

"Grunden til at planter fremstiller så mange naturprodukter med medicinske egenskaber, er fordi de også bekæmper sygdomme, "siger Wang, Ph.d., adjunkt i biologiske videnskaber ved UB College of Arts and Sciences. "Planter er ikke som dyr. De kan ikke løbe væk, når der kommer stress, så de klarer dette ved at blive de mest ekstraordinære kemikere på planeten. "

Og stadigvæk, "Hvordan planter syntetiserer mange naturprodukter er stort set ukendt, "Wang siger." Jeg vil forstå, hvordan vi kan udnytte naturens magt til at gøre processen med at producere medicinske forbindelser mere effektiv og bæredygtig. Foxgloves gør disse kraftfulde forbindelser, men det tager to år at gøre det, og de laver dem ikke i en meget stor mængde. Hvordan kan vi forbedre denne proces? "

To nye undersøgelser belyser kemiske forbindelser i rævehandsker

Wangs team offentliggjorde for nylig et par papirer, der beskriver egenskaberne ved hjerteglykosider i to rævhandskearter:Digitalis purpurea, en prangende lilla blomst fundet i mange haver; og Digitalis lanata, som dyrkes til medicinske formål.

"Denne form for undersøgelse er vigtig, fordi vi først skal kende den nøjagtige struktur af naturlige forbindelser, før vi kan undersøge deres medicinske virkninger, "Siger Wang.

Det første papir, offentliggjort online i januar i Journal of Chromatography A, beskriver metoder til vurdering af den nøjagtige masse og struktur af hjerteglykosider, og sammenligner forbindelser fundet i Digitalis purpurea og Digitalis lanata. Den anden undersøgelse, offentliggjort online i marts i tidsskriftet Data in Brief, udvider den første, tilvejebringelse af yderligere data om egenskaber ved hjerteglykosider i begge arter.

"Da vi så på hjerteglykosiderne i hver af dem, vi fandt drastiske forskelle, "Siger Wang." I den industrielle stamme, der vokser til medicin, du ser meget større mængder hjerteglykosider, med meget mere mangfoldighed. Jeg tror, ​​at dette blot fremhæver tilpasningen af ​​planter, og hvor alsidige de er som kemikere. "

Begge undersøgelser omfattede bidrag fra forskere i UB Department of Chemistry.

Forbedring af rævenes naturlige færdigheder

Digitalis lanata dyrkes til medicin, fordi det danner et hjerteglykosid kaldet digoxin. Denne forbindelse er giftig i store mængder, men det er sparsomt foreskrevet, i små doser, til behandling af hjertesvigt og visse hjerterytmeabnormiteter.

Nuværende metoder til fremstilling af digoxin er besværlige:Fordi hver rævehandske plante kun producerer en lille smule af kemikaliet, landmænd skal dyrke afgrøden i enorme mængder, Siger Wang. Det bruger en masse landbrugsjord. Ventetiden er også lang.

"Det tager to år, fra du planter frøet til bladene er høstklare, og så skal du tørre den i siloen, "Siger Wang." Så, planten knuses til pulver, og forbindelsen ekstraheres og oprenses ved hjælp af kemiske processer. "

Hvis Wangs team kan finde ud af, trin for trin, hvordan rævehandsker danner hjerteglykosider, forskere kunne udnytte disse oplysninger til at udforske en række forbedringer.

Biologer kunne konstruere hurtigt voksende mikrober, såsom gær eller ufarlige bakteriestammer, at producere hjerteglykosider hurtigere. Planteforskere kunne genetisk konstruere rævehandsker til at lave større mængder digoxin, hvilket ville øge bedrifternes effektivitet og frigøre jord til andre nyttige afgrøder.

Lægemiddelkemikere kan også arbejde med at udvikle nye lægemidler, der ligner digoxin, men sikrere.

"Vi kan lære af naturen, "Wang siger." Vi kan studere alle de tilgængelige forbindelser, der findes i planterne, og derefter komme med vores eget design af forbindelser, der er sikrere og mere effektive. Derfor synes jeg, det er vigtigt ikke bare at fokusere på det nuværende stof digoxin, men for at udvide vores fokus til alle forbindelser i samme klasse, hjerteglykosiderne. "