‘Oudste apotheek ter wereld is cruciaal in de zoektocht naar nieuwe geneesmiddelen’

De natuur – de oudste apotheek ter wereld – heeft een enorm potentieel in de zoektocht naar nieuwe medicijnen, schrijft Ashu Tripathi, hoogleraar Farmaceutische Wetenschappen aan de Universiteit van Michigan, in een opiniestuk voor IPS en IPS-partner The Conversation.

Terwijl de mens al zo’n 6 miljoen jaar evolueert, kwamen de eerste doorbraken in de moderne geneeskunde er pas in de negentiende en twintigste eeuw. Dus hoe konden mensen miljoenen jaren van ziektes overleven zonder de moderne medicijnen en behandelingen?

Dat was wat ik me begon af te vragen toen de covid-19-pandemie mijn familie in India trof in april 2020, toen vaccins en behandelingen slechts beperkt toegankelijk waren.

Mijn jarenlange werk als biomedisch wetenschapper, waarbij empirisch bewijs en formele veiligheidstests nodig waren vooraleer een behandeling te gebruiken, verdween naar de achtergrond in de zoektocht naar alle mogelijke behandelingen die ik kon vinden, zij het wetenschappelijk of folkloristisch van aard. Ik was bereid om elk experimenteel of traditioneel geneesmiddel te proberen dat mijn vader zou kunnen helpen.

Gelukkig kwam mijn vader er bovenop. Ik kan niet met zekerheid zeggen of een van de traditionele medicijnen die we gebruikten hem daadwerkelijk hielp bij zijn herstel. Maar als iemand die al zijn hele wetenschappelijke carrière zoekt naar nieuwe medicijnen uit chemische verbindingen die in de natuur worden gevonden, vroeg ik me af of er een molecule bestond in de traditionele medicijnen die we gebruiken, die kon worden geïsoleerd en verbeterd om covid-19 te behandelen.

Wetenschappers zoals ik zoeken naar nieuwe medicijnen voor allerlei ziektes door bestaande verbindingen in de natuur uit te isoleren, in plaats van er volledig nieuwe te maken in het lab.

Van covid-19 tot antibioticaresistentie, ik geloof dat successen uit het verleden en nieuwe technologieën wijzen op het enorme potentieel aan nieuwe medicijnen uit natuurlijke producten.

Voordelen

Doorheen de tijd is de mens samen met de rest van de natuur geëvolueerd, en medicijnen verkrijgen is misschien wel een van de belangrijkste interacties die de mens nog steeds heeft met de natuurlijke wereld. DNA-analyses doen vermoeden dat  oermensen tandabcessen behandelden met populier, dat het actieve ingrediënt aspirine bevat, en de schimmel Penicillium, die het antibioticum penicilline bevat.

Wetenschappers noemen dergelijke moleculen natuurlijke producten, omdat ze worden geproduceerd door levende organismen zoals microben, schimmels, koralen en planten. Deze natuurlijke producten zijn geëvolueerd om structureel te worden ‘geoptimaliseerd‘ om bepaalde biologische functies te bevorderen, voornamelijk om roofdieren af ​​te schrikken of betere overlevingskansen te hebben in een bepaalde omgeving en ten opzichte van andere concurrenten.

Omdat natuurlijke producten al gemaakt zijn om te bestaan in levende wezens, maakt dit ze erg interessant in de zoektocht naar medicijnen. Eiwitten zien er dan wel anders uit in verschillende organismen, de verschillende soorten delen vele gelijkaardige structurele kenmerken en functies. Dat kan de zoektocht naar verwante eiwitten bij mensen vergemakkelijken.

De eregalerij van natuurlijk producten

Natuurlijke producten afgeleid uit microben en planten bieden het meeste potentieel om moderne medicijnen te ontwikkelen. Door de ontdekking van het antibioticum penicilline in 1940 uit de schimmel Penicillium bijvoorbeeld, konden dokters infecties die voorheen dodelijk waren behandelen. Het tijdperk van de antibiotica was aangebroken.

Meer dan de helft van de door de Amerikaanse farmawaakhond FDA goedgekeurde medicijnen is direct of indirect afgeleid van natuurlijke producten. Een van de best verkochte geneesmiddelen van de afgelopen twintig jaar, de cholesterolverlager atorvastatine (Lipitor), is afgeleid van een verbinding die wordt geproduceerd door de schimmel Penicillium citrinum. Van 1992 tot 2017 werd er voor 94,67 miljard dollar atorvastatine verkocht in de VS.

Andere prominente voorbeelden van courante geneesmiddelen afgeleid van natuurlijke producten, zijn onder meer het anti-schimmelmiddel amfotericine B, afkomstig uit de bodembacterie Streptomyces nodosus, het chemotherapiemiddel taxol, uit de schors van de Pacifische taxus, en afweerremmer ciclosporine, uit de schimmel Tolypocladium inflatum.

Ik ben ervan overtuigd dat onontdekte behandelingen voor allerlei ziektes vlak voor onze neus te vinden zijn, in natuurlijke producten. In januari 2021 keurde de FDA voclosporine (Lupkynis) goed, afkomstig uit de schimmel Tolypocladium inflatum, voor de behandeling van lupus. En onlangs hebben wetenschappers cannabidiol en andere bestanddelen van cannabinoïde onderzocht als een mogelijke manier om Covid-19 te voorkomen of te behandelen. De FDA heeft nog geen medicijn goedgekeurd dat CBD bevat voor Covid-19.

Uitdagingen

Onderzoekers zijn steeds beter in staat om met nieuwe screeningstechnologieën en -methoden nog onbekende natuurlijke producten te isoleren. Zo’n screening betekent doorgaans het doorzoeken van een grote bibliotheek van extracten uit natuurlijke bronnen.

De Natural Product Drug Discovery Core bijvoorbeeld, die ik samen met mijn collega David Sherman aan de Universiteit van Michigan heb opgericht, zoekt naar potentiële aangrijpingspunten in een bibliotheek met ongeveer 50.000 natuurlijke productextracten die elk 30 tot 50 moleculen bevatten om te testen.

De ontdekking van op natuurlijke producten gebaseerde medicijnen is echter niet eenvoudig. Sinds de jaren 1980 zijn natuurlijke producten uit de gratie geraakt door enkele uitdagingen. Het is bijvoorbeeld moeilijk om toegang te krijgen tot dure screeningsmethoden, en de technologie is te beperkt om de complexiteit van natuurlijke producten volledig te analyseren. Er zijn ook ecologische en juridische overwegingen, zoals het duurzaam ontsluiten van stalen en het behoud van de biodiversiteit. Farmaceutische bedrijven hebben hun programma’s voor onderzoek naar geneesmiddelen op basis van natuurlijke producten afgebouwd,en federale financiering is ook schaars door de beperkte winstgevendheid.

Nieuwe medicijnen vinden in de natuur

Nieuwe medicijnen zijn vaak nodig voor onbekende gezondheidscrises, zoals covid-19. Ze zijn ook nodig voor een gezondheidscrisis die lang voor de pandemie begon – antibioticaresistentie.

Een rapport van de Wereldgezondheidsorganisatie uit september 2017 bevestigde opnieuw dat antibioticaresistentie een wereldwijde gezondheidscrisis is, die de vooruitgang in de moderne geneeskunde ernstig in gevaar zal brengen. Als de huidige antibiotica hun werkzaamheid verliezen, kunnen vaak uitgevoerde medische ingrepen zoals keizersneden en kankerbehandelingen ongelooflijk riskant worden. Transplantatie kan vrijwel onmogelijk worden. Antibioticaresistente microben waren de directe oorzaak van ongeveer 1,27 miljoen sterfgevallen in 2019.

Het behandelen van slechts zes van de achttien microben die een bedreiging vormen voor antibioticaresistentie, kost alleen al in de VS naar schatting meer dan 4,6 miljard dollar per jaar. De covid-19-pandemie heeft eerdere vooruitgang bij het aanpakken van dit probleem ongedaan gemaakt, met een toename van 15 procent van antibioticaresistente infecties van 2019 tot 2020. Dat terwijl de antibioticaresistente infecties tussen 2012 en 2017 gedaald waren met 27 procent. De waarschijnlijke oorzaken van deze terugval waren een hoger antibioticagebruik, moeilijkheden met het naleven van richtlijnen voor infectiebeheersing en langere ziekenhuisopnames.

Volgens recente schattingen is ongeveer 75 procent van de goedgekeurde antibiotica afkomstig van natuurlijke producten. Er zijn nog duizenden micro-organismen in de oceaan om te onderzoeken als potentiële bronnen voor kandidaat-geneesmiddelen, om nog maar te zwijgen van die op het land. In de zoektocht naar nieuwe medicijnen om antibioticaresistentie te bestrijden, zijn natuurlijke producten misschien nog steeds de beste keuze.

–

Deze opinie is oorspronkelijk verschenen bij IPS-partner The Conversation.