Są długie, oślizgłe, wiją się. Choć nieprzyjemne w dotyku, to pożądane przez wędkarzy. O dżdżownicach przeciętny Jan Kowalski nie wie nic więcej. Szkoda, bo to zwierzęta w naszej części globu bardzo niedoceniane, a są przydatne w zwalczaniu chorób, o czym w Azji wiadomo od setek lat.

„Bencao Gangmu”, księga z 1593 r., zawierająca esencję chińskiej tradycyjnej wiedzy medycznej, wymienia kilkadziesiąt chorób – m.in. chroniczne zapalenie oskrzeli, astmę, wrzody przewodu pokarmowego, zaburzenia psychiczne, półpasiec, pokrzywkę, oparzenia, zapalenie pęcherza moczowego i nowotwory – na które działają preparaty pochodzące z dżdżownic. Obecnie w Chinach stosuje się ekstrakt z dżdżownic przy leczeniu astmy, nadciśnienia, wrzodów, padaczki, schorzeń naczyń krwionośnych oraz do zwalczania gorączki” – wyjaśniała w jednym z wywiadów dr Marta Fiołka z Zakładu Immunobiologii Instytutu Biologii i Biochemii Uniwersytetu Marii Curie-Skłodowskiej w Lublinie. Z kolei w Laosie oraz Birmie sproszkowane dżdżownice od dawna były wykorzystywane do leczenia ospy wietrznej. Przy stosowaniu preparatów z dżdżownic w niektórych chorobach wyniki były zaskakujące – śmiertelność spadała kilkukrotnie. Za to w Iranie te niewielkie stworzonka są pieczone i spożywane z chlebem – co pozwala na zmniejszenie kamieni moczowych w nerkach, a w konsekwencji ich naturalne wydalenie z organizmu.

W jaki sposób – szukając bakterii mogących zwalczać choroby – doktor Fiołka zainteresowała się dżdżownicami? – Wynika to po części z tradycji naszego zakładu, którego założyciel, profesor Jan Jarosz, izolował bakterie symbiotyczne z gąsienic mola woskowego (barciaka większego), szkodnika pasiek, w celu sprawdzenia właściwości antybiotycznych związków wytwarzanych przez te mikroorganizmy. Bakterie symbiotyczne bytują w przewodzie pokarmowym owada przez całe jego życie i przekazywane są następnym pokoleniom. Ale w latach 70. nie było jeszcze skutecznej aparatury, aby identyfikować antybiotyki wytwarzane przez te bakterie – wyjaśnia. I dodaje, że sama poszukiwania „dawców” bakterii zaczęła od szrotówka kasztanowcowiaczka, bo on – podobnie jak mol woskowy – też jest motylem. Ale szrotówka można uświadczyć jedynie wiosną i latem, a potrzebny był dawca bakterii całoroczny. I to najlepiej taki, który żyje w mocno zanieczyszczonym środowisku, wskutek czego będzie miał wyjątkowo silny układ obronny przed bakteriami i grzybami. Dżdżownice idealnie spełniały te kryteria.

I tak dziś w laboratorium UMCS duża grupa dżdżownic żyje w plastikowym pojemniku z ziemią, do którego wrzucane są gotowane warzywa i parzone liście herbaty. Warto dodać, że te zwierzęta są o wiele spokojniejsze niż chociażby ślimaki, które także w laboratorium doktor Fiołki gościły. Choć z pozoru powolne, w nocy potrafiły uwolnić się z naczynia szczelnie przykrytego gazą (przegryzały ją) i rozpełznąć po pomieszczeniu. A dżdżownice nie przepadają za światłem, więc chowają się w ziemi.

W jaki sposób mogą przysłużyć się nauce? – Ich układ pokarmowy to długi przewód, który dzieli się na trzy odcinki: jelito przednie, środkowe i tylne. W jelicie środkowym jest w uproszczeniu sito – filtr, gdzie następuje selekcja bakterii. Jedne przechodzą przez tę część jelita bez problemu, inne się w tej części namnażają, a jeszcze inne są zabijane i trawione. W ścianie jelita środkowego są bakterie, które wytwarzają antybiotyki i chronią organizm dżdżownicy przed zakażeniem groźnymi bakteriami i grzybami. Te pożyteczne bakterie związane z jelitem dżdżownicy mogą być wykorzystane również do zwalczania chorób u ludzi – wyjaśnia doktor Fiołka.

Cała sztuka polega na tym, by właściwą bakterię w organizmie dżdżownicy odnaleźć i wyizolować. W tym celu trzeba dżdżownicę uśpić; stres im nie służy i dlatego wszelkie operacje przeprowadza się po uśpieniu zwierzęcia dwutlenkiem węgla. Później wyciąga się przewód pokarmowy i wycina odpowiedni fragment jelita. Następnie rozciera się go w odpowiednim płynie (buforze) i rozprowadza na podłożu mikrobiologicznym (płytce z pożywką), na którym bakterie rosną, co trwa do kilkunastu dni. Po zakończeniu bakterie można przenosić do kolejnych probówek z podłożem i rozmnażać. W pożywce płynnej wydzielają one substancje antybiotyczne do podłoża.

I wtedy następuje bardzo istotna część badań: trzeba wyizolować antybiotyki i inne substancje bioaktywne, które dana bakteria wytworzyła. – Uzyskane substancje to najczęściej związki peptydowe lub białkowe, a czasami polisacharydy. Niektóre z tych związków tworzą kompleksy chemiczne – wyjaśnia prof. Krzysztof Grzywnowicz z Zakładu Biochemii UMCS.

Kolejnym krokiem jest sprawdzenie, czy uzyskane antybiotyki działają na te bakterie, które chcemy zwalczać lub czy mają działanie przeciwnowotworowe. Określaniem efektywności działania na różne typy nowotworów zajmuje się prof. Jolanta Rzymowska z Katedry i Zakładu Biologii z Genetyką Uniwersytetu Medycznego w Lublinie.

Do tej pory naukowcom udało się zgłosić do urzędu patentowego trzy wynalazki. Pierwszy – nowy szczep bakterii Raoultella ornithinolytica, sposób jego wyizolowania oraz wykazanie, że wytwarza substancje antybiotyczne przeciw bakteriom z rodzaju Mycobacterium. To właśnie do tej grupy bakterii należą np. prątki, z których rozwija się gruźlica. Drugi – udało się odkryć nowy szczep bakterii Bacillus pumilus AF-11 i udowodnić, że także produkuje antybiotyki przeciw bakteriom z rodzaju Mycobacterium. Trzecim odkryciem jest kompleks TRIS-peptydowy otrzymany ze szczepu bakterii Raoultella ornithinolytica. Jego zastosowanie może być przydatne w leczeniu raka szyjki macicy. Ten nowotwór każdego roku wykrywa się u ponad 500 tys. kobiet na świecie, ok. 300 tys. umiera. W Polsce co roku nowotwór ten diagnozowany jest u ponad 3,5 tys. kobiet. Połowa z nich umiera.

– Ta bakteria to prawdopodobny symbiont, organizm, który korzysta z pewnych właściwości organizmu gospodarza – tłumaczy dr Fiołka. Dżdżownica zapewnia środowisko, w którym ta bakteria żyje i rozmnaża się, w zamian zwalcza ona inne bakterie, które mogą się przyczynić do rozwoju chorób w organizmie zwierzęcia. Otrzymane z dżdżownic związki mogą być również wykorzystane do zwalczania popularnych wśród ludzi grzybic. Środowisko życia dżdżownicy obfituje w różnego rodzaju grzyby, które zwierzę pobiera wraz z ziemią. Taka aktywność uzyskanych związków została już stwierdzona.

Niestety droga do komercjalizacji tych wynalazków w postaci leków może bardzo długa. Po opracowaniu procesu izolacji bakterii z organizmów dżdżownic i sprawdzeniu działania wytwarzanych przez nie antybiotyków na bakterie patogenne (ten proces jest już prawie zakończony), pozostają jeszcze dwa kosztowne etapy. Chodzi o testowanie na zwierzętach i, jeśli się okaże, że lek działa i nie ma zbyt dotkliwych skutków ubocznych, to także finalna faza testowania klinicznego na ludziach. A wtedy koszty robią się już naprawdę poważne, chodzi o duże pieniądze i specjalistów, którzy mogą te badania przeprowadzić. – Jesteśmy na etapie szukania grantu na testy na zwierzętach – mówi profesor Krzysztof Grzywnowicz. Im szybciej uda się go znaleźć, tym większa szansa na szybkie wprowadzenie leków na rynek.

Eureka! DGP.

Tak nazywa się konkurs, którego celem jest promocja polskiej nauki i potencjału twórczego naszych wynalazców. W piątkowych wydaniach DGP opisujemy polskie wynalazki wybrane spośród 58 nadesłanych na konkurs przez 17 polskich uczelni. Rozstrzygnięcie w czerwcu, wtedy kapituła wyłoni laureata. Nagrodami są: 30 tys. zł dla zespołu, który pracował nad zwycięskim wynalazkiem, ufundowane przez Mecenasa Polskiej Nauki – firmę Polpharma – oraz kampania promocyjna o wartości 50 tys. zł dla uczelni w mediach INFOR Biznes (wydawcy Dziennika Gazety Prawnej) ufundowana przez organizatora.

MECENAS POLSKIEJ NAUKI

PARTNERZY MERYTORYCZNI

PATRONI MEDIALNI

ORGANIZATOR