O leczniczych właściwościach substancji izolowanych z dżdżownic opowiada dr Marta Fiołka z Zakładu Immunobiologii, Instytutu Biologii i Biochemii, Uniwersytetu Marii Curie-Skłodowskiej w Lublinie, która wspólnie z dr hab. Krzysztofem Grzywnowiczem, prof. UMCS z Zakładu Biochemii,  oraz prof. dr hab. Jolantą Rzymowską  z  Katedry i Zakładu Biologii z Genetyką Uniwersytetu Medycznego w Lublinie prowadzi badania mające na celu opracowanie nowych leków o właściwościach antynowotworowych, przeciwprątkowych i przeciwgrzybiczych.

Biotechnologia.pl: Jaką rolę pełniły dżdżownice w medycynie ludowej w różnych częściach świata?

dr Marta Fiołka: Właściwości medyczne dżdżownic są znane i wykorzystywane w wielu krajach i kulturach. Dokumenty potwierdzające wykorzystanie preparatów z tych zwierząt w celach leczniczych sięgają 1340 roku. Dżdżownice były cenione w starożytnej medycynie azjatyckiej, a szczególnie chińskiej, gdzie ekstrakt z dżdżownic wykorzystywano do leczenia ponad 80 chorób. W książce pochodzącej z 1593 roku „Ben Cao Gang Mu”, uważanej za kompendium chińskiej, tradycyjnej wiedzy medycznej, zilustrowanych jest kilkadziesiąt chorób, na które działają komponenty dżdżownic. Są to miedzy innymi: chroniczne zapalenie oskrzeli, astma, wrzody przewodu pokarmowego, zaburzenia psychiczne, półpasiec, pokrzywka, oparzenia, zapalenie pęcherza moczowego i nowotwory. Obecnie w Chinach stosuje się ekstrakt z dżdżownic przy leczeniu astmy, nadciśnienia, wrzodów, padaczki, schorzeń naczyń krwionośnych oraz do zwalczania gorączki.

W Laosie i Birmie dżdżownice od dawna były stosowane w leczeniu ospy wietrznej. Kuracja polegała na kąpieli pacjenta w wodzie zawierającej płyn z jamy ciała dżdżownic. Dżdżownice też spalano, proszkowano i spożywano po zmieszaniu z wodą kokosową. Takie leczenie przyspieszało powrót do zdrowia, a nawet powodowało obniżenie śmiertelności w niektórych chorobach ze 100% do 25%. Wywar z dżdżownic znalazł również zastosowanie jako środek przyspieszający powrót sil witalnych u kobiet po porodzie.

W Iranie dżdżownice są uważane za wszechstronny i cudowny lek, gdzie są pieczone i spożywane z chlebem, w celu zmniejszenia wielkości kamieni moczowych i ich wydalenia. Ponadto bezkręgowce te, są stosowane w leczeniu żółtaczki, a w postaci sproszkowanej w połączeniu z olejem różanym są używane na porost włosów. W Indiach tradycyjna medycyna wykorzystuje dżdżownice w postaci wywaru przy gorączce oraz do leczenia bólu żołądka, bólu karku, zaburzeń trawiennych i nerwowych.

Dżdżownica jest również podstawowym remedium w tradycyjnej medycynie Wietnamu, gdzie jako proszek jest obowiązkowym składnikiem wielu leków stosowanych do leczenia zakażeń bakteryjnych i wirusowych.

Co było inspiracją do podjęcia tego typu badań? Dlaczego dżdżownice?

Kika lat temu izolowałam bakterie wytwarzające substancje antybiotyczne z poczwarek motyla, szkodnika kasztanowców, którego wszyscy znamy, szrotówka kasztanowcowiaczka (Cameraria ohridella), ale owad ten dostępny jest tylko sezonowo i musiałam znaleźć organizm modelowy, na którym można pracować przez cały rok. Dżdżownice okazały się do takich doświadczeń idealne; gdyż ich hodowlę można prowadzić w warunkach laboratoryjnych.

Dżdżownice żywią się głównie grzybami i bakteriami, które pobierają wraz z masą organiczną. Z glebą dostają się do ich przewodu pokarmowego mikroorganizmy zarówno saprofityczne, jak i patogenne. Przed tymi drugimi musiały wytworzyć system obronny pozwalający przetrwać im w środowisku glebowym, które do najczystszych nie należy. Jednym z wielu mechanizmów obronnych przed zakażeniem jest wytwarzanie substancji antybiotycznych: przeciwbakteryjnych i przeciwgrzybowych przez bakterie symbiotyczne w jelicie. Związki te, jak się okazało mają również aktywność przeciwnowotworową.

Co do tej pory zostało osiągnięte? W jaki sposób są chronione dotychczasowe wyniki badań?

W badaniach prowadzonych przez interdyscyplinarny zespół z Zakładu Immunobiologii i Zakładu Biochemii, Instytutu Biologii i Biochemii Uniwersytetu Marii Curie-Skłodowskiej w Lublinie oraz z Laboratorium Analitycznego Wydziału Chemii UMCS , a także Katedry i Zakładu Biologii z Genetyką Uniwersytetu Medycznego w Lublinie są izolowane i identyfikowane oraz oceniane po kątem aktywności biologicznej związki o działaniu przeciwbakteryjnym, przeciwgrzybowym i przeciwnowotworowym. Substancje bioaktywne są uzyskiwane z metabolitów bakterii Raoultella ornithinolytica, która została wyizolowana ze ściany jelita dżdżownic Dendrobaena veneta jako prawdopodobny symbiont. Sposób izolacji został opatentowany (PATENT NR 212077), a szczep zdeponowany w celach patentowych w Narodowym Instytucie Leków w Warszawie. Wspólnie z Uniwersytetem Jagiellońskim został zgłoszony do ochrony patentowej związek o selektywnym działaniu na raka szyjki macicy.

Dotychczas otrzymano kompleks gliko-proteinowy o działaniu przeciwgrzybowym w stosunku do Candida albicans oraz przeciwnowotworowym o aktywności na komórki raka jajnika i raka piersi. Ponadto wyizolowano związki o aktywności przeciwprątkowej oraz przeciwnowotworowej, działające na różne linie nowotworowe, które po dokładnej identyfikacji będą w przyszłości patentowane.

Otrzymaliśmy również patent, na sposób izolacji innej bakterii - Bacillus pumilus, z jelita dżdżownic tego samego gatunku. Bakteria ta wytwarza metabolity o działaniu przeciwprątkowym i będzie przedmiotem naszych badań w przyszłości.

Oprócz analizy metabolitów bakterii jelitowych dżdżownic prowadzone są badania nad aktywnością przeciwnowotworową płynu celomatycznego pozyskiwanego bezpośrednio z jamy ciała tych bezkręgowców. Szczególnie ciekawe jest silne działanie na komórki raka płuca. Wyniki prowadzonych badań prezentowane są na konferencjach naukowych i publikowane w prestiżowych czasopismach zagranicznych.

Co było najtrudniejszym etapem prowadzonych dotychczas badań?

Najtrudniejszym etapem badań było zorganizowanie zespołu badawczego, który podołałby wyzwaniu. Przede wszystkim znalezienie osoby, która umiałaby pokierować izolacją bioaktywnych związków z metabolitów bakterii, była otwarta na nowe pomysły i rozwiązania oraz miała tzw. intuicję naukową. Takie badania wymagają wytyczenia nowej własnej ścieżki, w oparciu oczywiście o literaturę naukową i wieloletnie doświadczenie. Taką osobą jest dr hab. Krzysztof Grzywnowicz prof. UMCS, mający ogromne doświadczenie w technikach biochemicznych, które znalazły zastosowanie w prowadzonych badaniach. Kolejnym trudnym etapem jest identyfikacja otrzymanych związków, która odbywa się głównie w Laboratorium Analitycznym Wydziału Chemii UMCS, pod kierunkiem dra Ewarysta Mendyka. Niektóre analizy wykonywane są też na Uniwersytecie Jagiellońskim oraz Uniwersytecie Łódzkim. Równie ważnym etapem jest ocena aktywności przeciwnowotworowej otrzymanych związków, która przeprowadzana jest na Uniwersytecie Medycznym w Lublinie pod kierunkiem prof. dr hab. Jolanty Rzymowskiej. Natomiast badania mikrobiologiczne prowadzone są w Zakładzie Immunobiologii Instytutu Biologii i Biochemii UMCS.

Czy planowana jest komercjalizacja wynalazku? Jakie są dalsze plany?

Oczywiście o komercjalizacji myślimy cały czas, gdyż dążymy do zastosowania naszych badań w praktyce. Jednak oprócz badań laboratoryjnych będą niezbędne testy na zwierzętach, więc jeszcze dużo przed nami. W przypadku pozytywnych wyników, ostatnim etapem będą badania kliniczne.

Analizy planowane w najbliższym czasie, będą zmierzały przede wszystkim do dokładnej wielokierunkowej charakterystyki otrzymanych związków przeciwnowotworowych, przeciwgrzybowych i przeciwprątkowych. Doświadczenia na prątkach gruźlicy będą przeprowadzane w Pracowni Genetyki i Fizjologii Mycobacterium, Instytutu Biologii Medycznej PAN w Łodzi.

Co limituje kolejne etapy badań?

Kolejne etapy badań są limitowane przez brak środków finansowych, co wiąże się z brakiem swobodnego dostępu do odczynników chemicznych oraz wysoce specjalistycznego sprzętu. Nie udało się uzyskać żadnego grantu na wsparcie tych badań, pomimo że występujemy z wioskami już od kilku lat, dwa razy w roku. Ponadto, obecny zespół badawczy jest jeszcze za mały, żeby kolejne doświadczenia były przeprowadzane w krótszym czasie, gdyż oprócz pracy badawczej zajmujemy się również dydaktyką na uniwersytecie.

Dziękuję bardzo za rozmowę i życzę sukcesów w dalszej pracy badawczej.

Fotografie wykonane przez dr Martę Fiołkę