Isolation and structure elucidation of secondary metabolites from marine organisms of the Red Sea
Authors: Ταμμάμ Μοχάμεντ 
Published: December 2021

Παρά τις συνεχείς προσπάθειες πολλών ερευνητικών ομάδων για την ανάπτυξη νέων θεραπευτικών αγωγών για διάφορες ασθένειες, τα υπάρχοντα φάρμακα παρέχουν σχετικά χαμηλά ποσοστά θεραπείας συχνά συνοδευόμενα με ανεπιθύμητες παρενέργειες. Στην αναζήτηση νέων και πιο αποτελεσματικών φαρμάκων με αντικαρκινική και αντιβιοτική δράση, οι θαλάσσιοι οργανισμοί έχουν αναδειχθεί ως μία πολλά υποσχόμενη πηγή νέων μορίων με ασυνήθιστες χημικές δομές και υψηλή βιολογική δράση. Η τεράστια ποικιλία αυτών των σχετικά ανεξερεύνητων οργανισμών ως πηγή χημειοποικιλότητας αναμένεται να ανοίξει μια νέα εποχή στην εξέλιξη νέων φαρμάκων. Τα φυσικά προϊόντα έχουν αποτελέσει την βασική πηγή νέων φαρμακευτικών προϊόντων τα τελευταία πενήντα χρόνια. Μεταξύ του 1981 και του 2002, το 60% των αντικαρκινικών φαρμάκων και το 75% των φαρμάκων κατά των λοιμωδών νόσων προέρχονταν ή είχαν εμπνευστεί από φυσικά προϊόντα. Η ανθρωπότητα έχει εξερευνήσει και εκμεταλλευτεί το χερσαίο περιβάλλον για περισσότερα από 3.000 χρόνια, αλλά μόνο σχετικά πρόσφατα στράφηκε στους ωκεανούς αναζητώντας νέες πηγές βιοδραστικών μορίων. Από τις πρώτες έρευνες, που ξεκίνησαν στη δεκαετία του 1970 έως τώρα οι θαλάσσιοι οργανισμοί έχουν αποδώσει περισσότερα από 32.000 φυσικά προϊόντα. Ήδη ορισμένα από αυτά είναι εμπορικά διαθέσιμα φάρμακα, όπως π.χ. το ziconotide (ισχυρό αναλγητικό για ανακούφιση από έντονους πόνους, με το εμπορικό σήμα Prialt) και η ecteinascidin 743 (ισχυρό αντικαρκινικό για τη θεραπεία σαρκώματος μαλακών ιστών με το εμπορικό σήμα Yondelis), ενώ πολλοί άλλοι μεταβολίτες από θαλάσσιους οργανισμούς βρίσκονται σε προχωρημένα στάδια κλινικών δοκιμών για τη θεραπεία πολλών ασθενειών. Στο πλαίσιο της παρούσας διδακτορικής διατριβής μελετήθηκε η χημική σύσταση των οργανικών εκχυλισμάτων που παρελήφθησαν κατόπιν εξαντλητικής εκχύλισης τριών θαλάσσιων οργανισμών που συλλέχθηκαν στην Ερυθρά Θάλασσα. Συγκεκριμένα η μελέτη εστιάσθηκε στο ροδοφύκος Laurencia majuscula, ενός σπόγγου του γένους Lamellodysidea και του μαλακού κοραλλιού Sinularia polydactyla που συλλέχθηκαν από τις περιοχές της Hurghada και του Thuwal, στην Ερυθρά Θάλασσα (Αίγυπτος και Σαουδική Αραβία). Για την απομόνωση των δευτερογενών μεταβολιτών αυτών των θαλάσσιων οργανισμών, τα οργανικά τους εκχυλίσματα υποβλήθηκαν σε σειρά χρωματογραφικών διαχωρισμών με ποικίλους διαλύτες και τύπους χρωματογραφίας. Οι απομονωμένοι μεταβολίτες ταυτοποιήθηκαν κατόπιν ανάλυσης των φασματοσκοπικών τους δεδομένων (NMR, MS, IR, UV-Vis) και σύγκρισης με δεδομένα βιβλιογραφίας όπου υπήρχαν διαθέσιμα. Συνολικά από τους ανωτέρω θαλάσσιους οργανισμούς απομονώθηκαν 64 δευτερογενείς μεταβολίτες, εκ των οποίων οι 59 έχουν χαρακτηριστεί πλήρως ως προς την χημική τους δομή και μεταξύ αυτών περιλαμβάνονται 18 μεταβολίτες με νέες χημικές δομές καθώς και 1 μόριο που απομονώνεται για πρώτη φορά ως φυσικό προϊόν. Από το ροδοφύκος L. majuscula που συλλέχθηκε από την περιοχή της Hurghada της Αιγύπτου απομονώθηκαν και ταυτοποιήθηκαν με βάση τα φασματοσκοπικά χαρακτηριστικά τους είκοσι δύο δευτερογενείς μεταβολίτες (1-22) Μεταξύ αυτών συμπεριλαμβάνονται επτά σεσκιτερπένια με σκελετό λαουράνιου (1-7), ένα σεσκιτερπένιο με σκελετό κουπαράνιου (8), ένας μεταβολίτης με σκελετό σεκο-λαυρανίου (9), ένα παράγωγο σνυδερανίου (10), δύο μεταβολίτες με τσαμιγκρανικό σκελετό (11 και 12), δύο αναδιαταγμένα τσαμιγκράνια (13 και 14) , ένα σεσκιτερπένιο με σκελετό αριστολανίου (15), ένα τρικυκλικό διτερπένιο (16), μία C15 ακετογενίνη με πενταμελή δακτύλιο (17), τέσσερεις τρικυκλικές C15 ακετογενίνες τύπου μανεονένης (18-21) και ένα χλωριωμένο παράγωγο λιπαρού οξέος (22). Οι ενώσεις 2, 3, 5, 6, 9, 17 και 19-21 αποτελούν νέα φυσικά προϊόντα. Από τον θαλάσσιο σπόγγο Lamellodysidea sp. που συλλέχθηκε από τη περιοχή του Thuwal στη Σαουδική Αραβία, απομονώθηκαν 11 σεσκιτερπένια (23-31) που περιέχουν στις δομές τους φουράνιο ή γ-λακτόνη, τρία εκ των οποίων αποτελούν νέα φυσικά προϊόντα (25, 30 και 31) και ένα (33) που αναφέρεται για πρώτη φορά από φυσική πηγή. Από το μαλακό κοράλλι S. polydactyla που συλλέχθηκε από την Ερυθρά θάλασσα στην περιοχή της Hurghada στην Αίγυπτο απομονώθηκαν και χαρακτηρίσθηκαν ως προς την χημική δομή τους είκοσι έξι στεροειδή (34-59) μεταξύ των οποίων περιλαμβάνονται 15 4α-μεθυλιωμένα στεροειδή. Οι ενώσεις 34, 35, 39, 41, 46 και 53 αποτελούν νέα φυσικά προϊόντα. Μεταξύ αυτών, οι μεταβολίτες 34 και 35 παρουσιάζουν τον σπάνιο σκελετό 4-μεθυλο-8,9-σεκο-χολαστανίου. Η κυτταροτοξική, η αντιφλεγμονώδης, η αντι-αγγειογενετική και η νευροπροστατευτική δράση των μεταβολιτών 36–40, 42–45, 47–53 και 55–59, καθώς και η επίδρασή τους στη μεταγραφή που ρυθμίζεται από τον ανδρογόνο υποδοχέα αξιολογήθηκε in vitro σε ανθρώπινες καρκινικές και φυσιολογικές κυτταρικές σειρές.