Na całym świecie znajduje się wiele rodzajów alg zielonych, brązowych, czerwonych i niebiesko-zielonych, z których można pozyskać substancje działające przeciwwirusowo. W celach leczniczych izoluje się z nich wybrane związki lub stosuje się surowe ekstrakty. Dzięki łatwej hodowli i małemu zapotrzebowaniu na energię algi mają szansę stać się kluczowym elementem produkcji leków przeciwwirusowych, które będą działać z większą wydajnością oraz bez powodowania negatywnych skutków ubocznych.

Polisacharydy o działaniu przeciwwirusowym i przeciwbakteryjnym

Wirusy dostają się do ludzkich organizmów wieloma drogami – przez tkankę nabłonkową (spojówki, układ oddechowy, pokarmowy lub moczowy) oraz skórę (ugryzienia, wkłucia lub nawet zadrapania). Jednymi z najczęściej spotykanych wirusów są te atakujące układ oddechowy. Są odpowiedzialne za niemal 1/5 zgonów wśród dzieci, szczególnie w rejonach tropikalnych. Do substancji pozyskiwanych z alg, które zapobiegają przedostawaniu się wirusów do układu oddechowego, zaliczane są karagen oraz fukoidyna. Należą one do grupy sulfonowanych polisacharydów, które wykazały już właściwości antyoksydacyjne, przeciwalergiczne, przeciwzapalne i przeciwnowotworowe.

Karagen jest polisacharydem ekstrahowanym z czerwonych wodorostów, który zawiera w sobie liczne grupy siarczanowe. Badacze z St. Anna Children’s Hospital w Wiedniu dowiedli, że krople do nosa na podstawie karagenu skutecznie zmniejszają ryzyko zarażenia wirusem grypy, a dodatkowo ich stosowanie skraca czas przechodzenia choroby. Wykazano, że karagen wiąże się z glikoproteinami wirusowymi i dzięki temu hamuje fuzję między otoczką wirusa a błoną komórkową organizmu. Oprócz skutecznego działania substancja ta nie przedostaje się do układu oddechowego, co jest jej dodatkową zaletą. Karagen wykazał również skuteczność w zapobieganiu chorób powodowanych przez koronawirusy, metapneumowirusy czy wirusy syncytialne. Jedna z odmian karagenu (iota-karagen) wykazała skuteczność w dezaktywacji wirusa HCoV-OC43. Naukowcy dowiedli, że istotny jest tutaj anionowy charakter iota-karagenu, który uniemożliwia adsorpcję wirusa na komórkach.

Fukoidyna to substancja pozyskiwana z brunatnic, również należąca do sulfonowanych polisacharydów. Mechanizm jej działania jest zatem taki sam, jak w przypadku karagenu. Naukowcy z Chin przeprowadzili badania na myszach zarażonych wirusem grypy, w których zastosowanie fukoidyny spowodowało, że przeżyło 80% osobników w stosunku do 30% tych, którym podawano placebo. Oprócz blokowania mechanizmu przyłączania się wirusa do komórek fukoidyna wykazywała również działanie dezaktywujące na wirusy H1N1 oraz H3N2. Może ona wiązać się bezpośrednio z białkami neuroamidazy tych wirusów i w ten sposób hamować ich aktywność.

Poza uniemożliwianiem wirusom połączenia się z komórkami człowieka na skutek oddziaływań elektrostatycznych polisacharydy mogą także wprowadzać zmiany w konformacji wirusów i w ten sposób hamują ich aktywność. Mechanizmy te wykorzystywane są też w przypadku wirusa SARS-CoV-2. Zarówno karagen, jak i fukoidyna były testowane pod kątem działania przeciwwirusowego na ten antygen, a największą efektywnością wykazał się iota-karagen. 

Sulfonowane polisacharydy mają również właściwości antybakteryjne. Związki pochodzące z alg zielonych Chlamydomonas reinhardtii wykazały dużą skuteczność przeciwko bakteriom powodującym choroby układu oddechowego. Badania przeprowadzone w Indiach dowodzą, że hamowanie wzrostu bakterii następuje już przy dawce 2 mg/ml, natomiast przy 4-krotnie większej – wzrost całkowicie ustępuje. Dzieje się tak prawdopodobnie w wyniku zmiany charakteru hydrofobowego bakterii, co uniemożliwia im adhezję i utworzenie filmu bakteryjnego. Badane polisacharydy wykazują również zdolności do degradacji utworzonego już filmu.

Ograniczenia w wykorzystaniu polisacharydów pozyskiwanych z alg

Połączenie konwencjonalnej terapii przeciwwirusowej z zastosowaniem substancji pozyskiwanych z alg niesie za sobą szereg korzyści. Możliwe jest wówczas przyjmowanie dawek z mniejszą częstotliwością, co w konsekwencji zmniejsza ryzyko pojawienia się niebezpiecznych efektów ubocznych. Zanim jednak na rynku pojawi się więcej preparatów z tymi substancjami, muszą zostać rozwiązane kwestie ich charakterystyki fizykochemicznej oraz zapewnienia stałego łańcucha dostaw.

Oba te czynniki wynikają z dużego zróżnicowania środowiska, w którym żyją algi. Polisacharydy wodorostów morskich są złożonymi, niejednorodnymi mieszaninami cząsteczek, które mogą wykazywać zmienność składu, modulując właściwości fizykochemiczne związku aktywnego. Wpływ na skład, oprócz gatunku, ma również czas zbierania alg, a także warunki, w jakich były hodowane (ilość dostępnego światła, zasolenie oraz temperatura). Ponadto wykorzystanie różnych metod ekstrakcji i oczyszczania może zmienić właściwości ostatecznego produktu, co z kolei wpływa na zmiany w jego efektywności farmakologicznej i może doprowadzić do zagrożenia zdrowia pacjentów.

Środowisko wodne jest również bardzo często trudno dostępne i kłopotliwe do analizy pod względem występowania alg. Dodatkowo zapewnienie stałego łańcucha dostaw utrudnia niewielka wydajność ekstrakcji polisacharydów. Jednym z rozwiązań jest zastosowanie technologii przesiewowych, dzięki którym możliwe jest odnalezienie w szybki sposób pożądanych składników aktywnych.