- Статьи
- Наука и техника
- Тысяча червей: вещество из морских беспозвоночных избавит от боли лучше опиатов
Тысяча червей: вещество из морских беспозвоночных избавит от боли лучше опиатов
Российские ученые предложили методику промышленного получения тетродотоксина из морских червей. Это один из сильнейших известных токсинов, более всего известный как яд рыбы фугу. Обезболивающее на его основе способно действовать до двух недель. По оценкам специалистов, 1 г тетродотоксина на мировом рынке стоит около $100 тыс., поскольку для его получения требуется переработка примерно тонны рыбы. При этом аналогичное количество вещества можно извлечь всего из 360 г биомассы беспозвоночных, обнаруженных исследователями. Как отмечают эксперты, предложенная технология действительно приближает возможность массового применения мощного анальгетика, к которому не формируется привыкание. Однако до клинического использования такого препарата, по их словам, могут пройти годы.
Ценнейший яд рыбы фугу
Специалисты Национального научного центра морской биологии имени А. В. Жирмунского ДВО РАН обнаружили и исследовали вид морских червей, пригодных для промышленного производства тетродотоксина (ТТХ). Это один из самых сильных природных токсинов: по ядовитости он примерно в 10 тыс. раз превосходит цианистый калий и широко известен как яд, содержащийся в рыбе фугу. Вещество блокирует передачу нервных импульсов, благодаря чему может применяться в качестве эффективного обезболивающего. Однако получение вещества в промышленных масштабах долгое время оставалось сложной задачей. Для производства 1 г ТТХ, стоимость которого на мировом рынке достигает $100 тыс., требуется переработка около тонны рыбы. При этом аналогичное количество токсина можно получить из яйцеклеток примерно 2,4 тыс. особей червей немертин — это около 360 г биомассы.
— Сегодня существует серьезная проблема с обезболивающими препаратами. По сути, единственным действительно эффективным средством остается морфий, тогда как остальные анальгетики приходится применять в значительно более высоких дозах. При этом в природе есть вещества, способные блокировать определенные каналы в нервной системе, обеспечивая обезболивающий эффект продолжительностью до двух недель. К таким соединениям относится и тетродотоксин, — сказал старший научный сотрудник Национального научного центра морской биологии им. А.В. Жирмунского ДВО РАН Тимур Магарламов.
По словам исследователей, международный рынок ТТХ в 2022 году составил $710 млн. Его высокая стоимость объясняется сложностью производства. Химический синтез токсина требует большого количества исходного сырья при максимальном выходе конечного продукта всего в 11%. А экстракция яда из печени рыбы фугу требует вылова множества особей, что наносит ущерб популяции.
В 2024 году ученые отправились в экспедицию на мыс Анастасия на острове Сахалин, где собрали несколько сотен особей вида Cephalothrix mokievskii. Уже в лабораторных исследованиях выяснилось, что эти морские черви содержат высокие концентрации тетродотоксина и по токсичности могут сравниться с рыбой фугу. Максимальной токсичностью обладают самки немертин, а наибольшее количество яда содержат их яйцеклетки.
— В период нереста одна самка способна продуцировать пул яйцеклеток, содержащий до 420 мкг ТТХ. Важно отметить, что немертины C. mokievskii неприхотливы к условиям содержания и способны к нересту несколько раз в год, что позволяет рассматривать их яйцеклетки как потенциальный возобновляемый источник ТТХ, — сказал ученый.
В ходе дальнейших исследований специалисты подобрали наиболее подходящие условия длительного содержания самок немертин в неволе, определили их токсичность и «заставили» продуцировать ТТХ-содержащие яйцеклетки в искусственных условиях. Эксперименты показали, что при отсутствии яда в рационе немертины сохраняют его как в собственных тканях, так и в яйцеклетках.
Практическое применение вещества
Однако, чтобы завершить разработку устойчивой технологии выращивания немертин, необходимы дальнейшие исследования. Пока ученые располагают только ограниченной выборкой особей для исследований. Также еще недостаточно изучена физиология вида, источники токсина и экологические факторы, определяющие его накопление в природных условиях. Кроме того, регулярный отбор большого количества особей из природных популяций может оказывать негативное воздействие на их численность. Поэтому важно разработать метод культивирование C. mokievskii в лабораторных условиях на всех этапах от стимулирования нереста и получения личинок до формирования молоди с мониторингом динамики накопления ТТХ.
Как пояснил «Известиям» иммунолог Михаил Болков, современные биотехнологии позволяют даже встраивать различные гены в организмы, чтобы они выделяли необходимый продукт с нужными свойствами. Поэтому промышленное получение тетродотоксина из червей выглядит логичным.
— Долгое время опиоиды считались самыми сильными анальгетиками, однако при их хроническом применении у определенной части пациентов развивается зависимость. Если удастся создать новое обезболивающее средство — альтернативу нестероидным противовоспалительным препаратам, таким как ибупрофен, а также лекарствам, вызывающим привыкание, — это станет крайне востребованным и значимым изобретением, — отметил он.
Идея получать тетродотоксин не из печени рыбы фугу, а из яйцеклеток сверхтоксичных немертин выглядит технологически и экологически оправданной, однако проект пока находится на уровне опытной технологии. Предстоит доказать стабильность выхода, разработать методику культивирования в больших масштабах, а также регламентировать очистку и контроль качества вещества, считает доцент института экономики и управления УрФУ и кафедры технологий будущего МФТИ Максим Колясников.
— Ключевой коммерческий риск состоит в том, что без понимания источника токсина, факторов его накопления в неволе и состава микробиоты трудно гарантировать одинаковую концентрацию и профиль примесей от партии к партии. В ближайшей перспективе наиболее реалистичен рынок стандартизированных реактивов для нейро- и микрофизиологии. Для лекарственного применения как альтернативы опиоидным анальгетикам потребуются годы доклиники и клиники, — сказал он.
Кроме того, в современных условиях у тетродотоксина есть серьезные конкуренты. На практике всё чаще применяется комплексная анальгезирующая терапия, предполагающая более мягкое воздействие на организм. Для России такая разработка прежде всего перспективна с точки зрения импортозамещения, тогда как выход на мировые рынки возможен лишь поэтапно — после подтверждения эффективности методики, ее успешного масштабирования и прохождения всех экспортных ограничений, действующих в отношении высокотоксичных веществ, резюмировал ученый.
