"Expertise op het gebied van de medische chemie is hard nodig in de frontlinie van uitsterven", zegt Timothy Cernak, assistent-professor medicinale chemie aan het U-M College of Pharmacy. "Dieren sterven in een duizelingwekkend tempo, maar dat hoeft niet. De moderne biowetenschap heeft enorme doorbraken bereikt in de behandeling van ziekten bij mensen, en dezelfde medicijnen, en de wetenschap erachter, kunnen in het wild worden toegepast."

Lokale en mondiale inspanningen om de milieuschade te verminderen zijn gaande, maar ze zijn te traag om de vele noodlijdende populaties in het wild te redden, zei hij.

‘We zitten midden in een massale uitsterving. We jagen massale uitstervingen over de hele wereld na. Laaglandgorilla’s, Argentijnse pinguïns, de akikiki-vogel op Hawaï, onechte karetschildpadden in Florida. De lijst gaat maar door, en veel kostbare planten zijn ook aan een draadje hangen”, zei hij. "Het is dus van cruciaal belang om de kracht van moderne farmaceutische producten en de doseringsexpertise van de medicinale chemie in te zetten bij natuurbehoudsinspanningen."

Cernak en een team jonge wetenschappers, waaronder een plaatselijke middelbare scholier, pleiten voor het vestigen en koesteren van het opkomende gebied van natuurbehoudsgeneeskunde in een onderzoeksartikel gepubliceerd in het Journal of Medicinal Chemistry .

"Het is hardcore wetenschap. Het brengt de lens van medicinale chemie en moderne farmaceutische producten in het gesprek om andere soorten te redden," zei Cernak. "Aanjagers van de huidige massale uitsterving zijn onder meer het verlies van leefgebieden, de opwarming van de aarde en overbevissing, maar één specifieke hoofdoorzaak – ziektes in het wild – lijkt rijp voor interventie. Medicinale chemie is die interventie."

Cernak ontvangt in een van de vele functies en onderzoeksprojecten monsters van dode en zieke soorten van over de hele wereld. Met behulp van dezelfde methoden en modellen die worden gebruikt om verbindingen te vinden die werken tegen ziekten bij de mens, test zijn laboratorium aan de U-M, dat onlangs een dierenarts aan boord heeft gehaald, chemische verbindingen op monsters om te zien welke reageren op ziekteverwekkende organismen. Een belangrijke focus ligt op schimmels, de grootste doodsoorzaak onder amfibieën.

In hun artikel stellen de auteurs een nieuwe rol voor de chemie en de farmacie voor in de frontlinie van het voorkomen van uitsterving. "Een langetermijnoplossing voor massale uitsterving is het oplossen van de klimaatverandering en het verlies van leefgebieden met behulp van nieuwe technologieën en nieuw beleid. Als verband voor de korte termijn is chemie ten dienste van bedreigde diersoorten nodig.

“Medicinische chemici die geïnteresseerd zijn in het voorkomen van uitsterven worden aangemoedigd om met dierenverzorgers, boswachters, dierenartsen, entomologen, natuurrehabilitators en natuurbeschermers te praten om meer te weten te komen over de uitdagingen en oplossingen waar natuurbehoudsgeneeskunde impact zou kunnen hebben, en om hun wijsheid te delen vanaf de frontlinie van de medicijnontdekking. ."

Cernak dringt aan op een nieuw, impactvol wetenschapsgebied.

"Op een hoger niveau is het mijn missie om farmaceutische bedrijven bij deze ruimte te betrekken, en jonge wetenschappers zien dit als het vakgebied waar ze zich in willen begeven – een vakgebied dat op dit moment nog niet echt bestaat", zei hij. "Een meer direct doel is fondsenwerving en meer onderzoek naarmate het veld en de waarde van het veld worden vastgesteld."

Van de dodelijke schimmel die Panamese goudkikkers decimeert, kankergezwellen die onechte karetschildpadden doden en de talrijke plagen en ziekten die planten zoals de hemlockspar ziek maken:er is geen tekort aan uitdagingen die de natuurbeschermingsgeneeskunde moet aanpakken.

Eén van die uitdagingen kan het voorkomen zijn dat een ziekte de volksgezondheid bedreigt.

"In januari stierf 96% van de zeeleeuwenpups in Argentinië in januari aan de vogelgriep. Wat gaan we doen als het de mens bereikt?" zei Cernak. "Misschien leven er nog maar vijf akikiki-zangvogels in het wild. Ze sterven aan malaria en pokken, ziekten die bij mensen kunnen worden behandeld."

Het bestuderen van ziekten in het wild zou ook kritische inzichten kunnen opleveren voor medicinale chemici die zich richten op de menselijke gezondheid, zei hij, en mogelijk een nieuw paradigma waarin modellen voor de ontwikkeling van geneesmiddelen en doseringsvoorspellingsmodellen, die momenteel zwaar zijn getraind in de farmacokinetiek bij knaagdieren, kunnen worden gediversifieerd.

"Het probleem is dat natuurbeschermers die wanhopig proberen de slinkende bevolkingsgroepen te behandelen en te redden, maar al te vaak niet zijn uitgerust met de nieuwste farmaceutische wetenschap en hulpmiddelen", zei hij. "Gezien de huidige leemten in de kennis, weten ze misschien niet welk medicijn het beste zal werken of wat de juiste dosering zou kunnen zijn voor een bedreigde diersoort."

Het betrekken van scheikundigen en apothekers bij de natuurbescherming is niet bedoeld om het aantal dierenartsen en natuurbeschermingsgroepen te verkleinen, maar om hun ervaring en expertise te bundelen en dezelfde doelen te bereiken:het redden van levens – en het ecosysteem, aldus Cernak.

"De moderne geneeskunde zou het uitsterven van bedreigde diersoorten kunnen voorkomen. Ziekten in het wild zijn een belangrijke oorzaak van de huidige massale uitsterving, maar therapeutische interventies bij niet-menselijke soorten blijven slecht begrepen", zei hij. "In dierentuinen, botanische tuinen en dierenrehabilitatiecentra zijn veel ziekten behandelbaar, maar het begrip van de geneeskunde voor bedreigde diersoorten blijft ver achter bij ons huidige begrip van de menselijke geneeskunde."

Op dit moment doet het laboratorium van Cernak niet alleen onderzoek naar een snellere en veiligere farmaceutische ontwikkeling voor mensen, maar test het ook de Panamese gouden kikkers die lijden aan een schimmel die hun bestaan ​​bedreigt.

Cernak ondersteunt het One Health-concept van de Centers for Disease Control and Prevention, dat het verband erkent tussen de gezondheid van mensen, dieren en het milieu.

"We kijken op dezelfde manier naar planten en dieren", zei hij. "Het concept van One Health Pharmacy – planten, mensen en dieren – is dat we iedereen behandelen die ziek of in nood is."

Het laboratorium van Cernak heeft het gebruik van kunstmatige intelligentie en andere technologie bevorderd om het proces van de ontdekking van geneesmiddelen te versnellen. Hij zei dat dit de mogelijkheden om dieren en planten te helpen vroeg of laat alleen maar vergroot.

"Het stroomlijnen van de ontdekking van medicijnen en agrochemische stoffen met automatisering en kunstmatige intelligentie zal waarschijnlijk een toekomstig tijdperk inluiden van versnelde medicijnuitvindingen die zijn afgestemd op specifieke patiëntenpopulaties", schreven Cernak en zijn team in hun paper.

"Hoewel het nog tientallen jaren kan duren, kan men zich een toekomst voorstellen waarin het mogelijk is om chatbot-prompts te voeden als:'Ontdek een antiviraal middel met een enkele dosis voor het endotheliotrope herpesvirus van olifanten met optimale farmacokinetische eigenschappen voor Aziatische olifanten.' Spannende toepassingen van medicinale chemie op bedreigde diersoorten beginnen hoop te bieden."

Meer informatie: Tesko Chaganti et al., Medicinal Chemistry Gone Wild, Journal of Medicinal Chemistry (2024). DOI:10.1021/acs.jmedchem.3c02334

Journaalinformatie: Journal of Medicinal Chemistry

Aangeboden door Universiteit van Michigan