Tre läskiga krypor som kan revolutionera hälsan
Många av oss är rädda eller avstötade av "minibeasts", såsom insekter och spindlar. Vi ser ofta sådana djur som skadedjur, men dessa små varelser kan hålla hemligheten för bättre hälsa och terapier. I denna Spotlight-funktion förklarar vi hur tre "läskiga krypningar" kan revolutionera hälsoforskningen.
Människor har alltid haft ett kärlekshatförhållande med kritiker, som tenderar att fascinera och avvisa oss i lika stor utsträckning.
En studie som publicerades 2017 och behandlades Medicinska nyheter idag fann att människors rädsla för läskiga kryper kan "stämplas" i våra hjärnor och att vi kan ha denna misstro till varelser, såsom spindlar, även i spädbarn.
Ändå fascinerar insekter, arachnider och andra personer människor - kanske för att de skiljer sig så mycket från oss. När allt kommer omkring kan fjärilar smaka med fötterna, spindlar kan "höra" genom de små hårstrån på benen och en mask som halveras kan regenerera "svansen" i kroppen.
Författare och andra artister har tittat in i insektsvärlden i hundratals år, i vördnad för vad de hittade där.
1700-talets poet och målare William Blake var så upptagen med småvarelser att han en gång, påstås, trodde att han hade sett en loppas spöke i sina drömmar, som han sedan fortsatte med att måla.
Århundradens författare, Franz Kafka, byggde däremot berömt på den avsky som många människor upplever när de stöter på buggar i sina älskade hem genom att skriva berättelsen "Metamorphosis."
I denna berättelse vaknar huvudpersonen, Gregor Samsa, en morgon och känner sig inte som sig själv. Han har blivit ”ungeheures Ungeziefer”, som grovt översatt från tyska betyder ”läskigt skadedjur” - en håruppväxande insekt.
Men ny forskning tyder på att kritiker är fascinerande och värda att studera, inte bara på grund av deras "andra världslighet" eller på grund av deras förhållande till människor och andra arter.
Dessa minibister kan faktiskt ha mycket att lära ut och erbjuda i samband med klinisk forskning. I den här spotlight-funktionen tittar vi på hur tre läskiga krypningar kan förändra hälso- och medicinsk behandling.
1. Spindlar kan väva nya behandlingar
Irritabelt tarmsyndrom (IBS) avser en samexisterande grupp av gastrointestinala symtom, inklusive diarré och buksmärta som kan påverka en persons livskvalitet allvarligt. Enligt uppgifter som publicerades 2014 lever ungefär 11% av världens befolkning med IBS.
År 2016 hittade forskare från University of Adelaide i Australien, Johns Hopkins University i Baltimore, MD och andra samarbetsinstitutioner ett nytt potentiellt mål för IBS-relaterad smärtbehandling - i spindelgift.
Mer specifikt fann teamet att de toxiner som produceras av en art av tarantula, Heteroscodra maculate, kunde aktivera ett protein (jonkanal), NaV1.1 som finns i tarmens nerver som skickar ut smärtsignaler.
Forskarna trodde att denna upptäckt kunde leda till mer riktade behandlingar för IBS-smärta. Och faktiskt publicerade medlemmar i det ursprungliga laget 2018 en ny studie som rapporterade att de hade hittat ett sätt att blockera smärtsignalen i musmodeller av IBS.
År 2018 nollade utredare från University of Queensland och Florey Institute of Neuroscience and Mental Health - båda i Australien - de terapeutiska egenskaperna hos en peptid som finns i spindelgift: Hm1a.
Teamet, ledt av professor Glenn King från University of Queensland, kunde använda Hm1a för att selektivt aktivera NaV1.1 i musmodeller av Dravet syndrom, en allvarlig form av epilepsi. Genom att göra detta kunde forskarna eliminera anfall hos mössen som de behandlade med spindelgiftmolekylen.
"Spindlar dödar sitt byte genom giftföreningar som riktar sig mot nervsystemet", konstaterar studiens medförfattare professor Steven Petrou.
"Miljoner år av evolution har förfinat spindelgift för att specifikt rikta in sig på vissa jonkanaler, utan att orsaka biverkningar på andra, och läkemedel som härrör från spindelgift behåller denna noggrannhet," fortsätter prof. Petrou och argumenterar för att hans lagets nuvarande resultat kan leda till mer effektiva behandlingar för kramper i Dravets syndrom.
Spindelsilkens hemligheter och potential
Men spindelgift är inte det enda fokuset inom biomedicinsk forskning. "Spindelsilkar är det tuffaste biologiska materialet", säger Jessica Garb, som är docent vid institutionen för biologiska vetenskaper vid University of Massachusetts Lowell.
"De är tuffare än stål, men väger mycket mindre, och vissa spindelsilkar kan sträckas upp till tre gånger sin längd utan att gå sönder", fortsätter hon. Av dessa skäl har Garbs och kollegor studerat detta otroligt tunna och elastiska material i syfte att ta reda på vad som ger spindelsilke sin styrka och mångsidighet.
År 2018 fick Garb och kollegor ett bidrag på 335 000 dollar från National Science Foundation för sin forskning om spindelsilke. Genom att låsa upp sin hemlighet hoppas utredarna att de kommer att kunna komma med en formel för nästa generations biomaterial.
"Till exempel kan dessa material användas för att förbättra hjälmar och kroppsskydd eller annan skyddsutrustning, medicinsk utrustning som proteser, bandage och suturer, till och med sportutrustning."
Jessica Garb
2. Kackerlackor: Från skadedjur till dryck
Den mycket skadade kackerlackan verkar också vara full av potential när det gäller att hjälpa till med hälsoforskning. Rapporter från förra året indikerar att det i Kina finns kackerlackafarmar, där entreprenörer tillåter kackerlackor att odla fritt i en grundligt renad miljö.
Men gården förseglar ödet för dessa fattiga kritiker. När de når mognad mals "kackerlackbönderna" dem till en pasta som ska hjälpa till att behandla mag-tarmproblem.
Denna praxis har sina rötter i gamla kinesiska traditioner som hävdar att kackerlackor kan ha en terapeutisk användning. Men är det sant?
Enligt preliminär forskning som genomfördes 2010 av utredare från University of Nottingham i Storbritannien innehåller hjärnan från kackerlackor och gräshoppor inte mindre än nio molekyler som kan döda potenta, antibiotikaresistenta bakterier. Utredarna testade den amerikanska kackerlackan, liksom två olika arter av gräshoppor.
”Vi hoppas att dessa molekyler så småningom kan utvecklas till behandlingar för Escherichia coli och MRSA [meticillinresistent Staphylococcus aureus] infektioner som blir alltmer resistenta mot nuvarande läkemedel, konstaterar Simon Lee, en av forskarna som är involverade i denna studie.
"Dessa nya antibiotika kan potentiellt ge alternativ till tillgängliga läkemedel som kan vara effektiva men har allvarliga och oönskade biverkningar", argumenterar Lee.
Vad kackerlackamödrar kan lära oss
Kackerlackor kan också vara vår nästa stora proteinkälla, enligt en studie i International Union of Crystallography Journal 2016. En art av kackerlacka, Diploptera punctata (Pacific beetle cockroach),producerar faktiskt en form av mjölk för att mata sina levande ungar.
Denna mjölk, har forskare funnit, bildar proteinkristaller i ungdomarnas tarm. Dessa kristaller innehåller en stor mängd protein, så högt, faktiskt, att studieförfattare Subramanian Ramaswamy har kallat dem "en komplett mat."
Även om utredaren har föreslagit att kackerlackamjölken kan bli en del av den nya proteindrycksarenan, har han också medgett att processen skulle vara utmanande. Eftersom det inte är möjligt att mjölka insekterna, måste forskare hitta ett sätt att producera mjölken artificiellt.
D. punctata kan också bli den nya djurmodellen för preferens för vissa aspekter av klinisk forskning, enligt Emily Jennings och kollegor från University of Cincinnati i Ohio.
Jennings har studerat genetiska markörer för gravida kvinnor D. punctata för att förstå vad som händer i olika stadier under insektens graviditet.
Forskaren hoppas att den nya modellen kan ha större applikationer och kackerlackor kan ge billigare djur som är lättare att arbeta med än däggdjur, till exempel möss.
”Vi har över 1 000 kackerlackor i ett ganska litet utrymme, en enorm befolkning jämfört med vad du kan hålla med möss. Utfodringen av kackerlackor kostar en stor påse hundmat som kan hålla i flera år, konstaterar Jennings.
3. Allt surr om getinggift
Många av oss är livrädda av getingar, främst på grund av deras till synes slumpmässiga aggressiva beteende, och eftersom deras stick kan ge allergiska reaktioner, som kan sträcka sig från mild svullnad till fullblåst anafylaxi.
Men det finns också en botande potential i deras stick - åtminstone enligt en rad kliniska studier som genomförts under de senaste åren. Till exempel en studie publicerad i tidskriften Toxiner identifierade 2015 tre peptider som finns i bin och getinggiftar, som författarna hävdar har tillämpningar inom biomedicin.
En av dessa peptider, mastoparan, finns i giftet av hornets, pappersgetingar och sociala getingar. Det har antimikrobiella och antivirala egenskaper, bland andra typer av terapeutisk potential.
"Mastoparan ensam eller i kombination med andra antibiotika kan vara ett lovande alternativ för att bekämpa multipel-antibiotikaresistenta bakterier i klinisk praxis", skriver studieförfattarna.
Men forskarna varnar också för att denna peptid kan vara giftig för frisk vävnad och attackera både bakterier och omgivande celler. "Således krävs utveckling av nya strategier för att minska de toxiska biverkningarna av mastoparan, och därigenom förbättra genomförbarheten av kliniska tillämpningar," påpekar studieförfattarna.
En annan studie, också från 2015, föreslog att Polybia-MP1 - en mastoparan som finns i giften för den sociala getingen Polybia paulista - kunde hämma spridningen av urinblåsan och prostatacancerceller, såväl som läkemedelsresistenta leukemiceller.
Peptiden gör detta genom att sticka hål i cancercellens membran, vilket får dem att "läcka" sitt molekylära innehåll.
Ännu mer överraskande, forskning från University of California i Riverside - publicerad förra året i Biokemi - identifierade en ny klass av getingpeptider, ampulexiner, producerade av Ampulex komprimering (smaragd juvelen geting), som kunde öppna en ny väg för Parkinsons behandlingar.
Den smaragdgröna getingen är ökänd - den svider kackerlackor, först för att förlama dem och sedan för att "kontrollera" hjärnan så att kackerlackorna blir slöa och lätta att manipulera.
I slutändan gör detta att getingarna kan sätta in sina ägg i kackerlackornas kroppar så att getinglarverna kan använda detta som sin första matkälla när de kläcker.
Så grym som denna process är, det gav University of California en viktig ledning - det orörliga tillståndet av de stickade kackerlackorna liknar vissa symtom på Parkinsons sjukdom.
Eftersom ampulexiner verkar vara ansvariga för att framkalla orörligheten, syftar utredarna till att studera dem i hopp om att dessa gör det möjligt för dem att hitta ett nytt cellulärt mål för Parkinsons behandlingar.
Denna Spotlight-funktion kanske inte har gjort mycket för att lindra din misstro till små kritiker. Efter att ha läst den, kanske nästa gång du vill springa iväg vid synen av en geting eller kasta en toffel på en spindel, kommer du att tänka om igen och överväga att den stackars lilla minibesten en dag kan leda vägen till nästa stora medicinska upptäckt.
