Heptyl prodigiosin from estuarine Zooshikella sp. RANM57 induces caspase-dependent apoptosis and suppresses clonogenic survival in androgen-independent prostate cancer cells

إن قاع المحيط والحواف الطينية حيث تلتقي الأنهار بالبحر ليست مجرد موائل للأسماك والسرطانات؛ بل هي مصانع كيميائية شاسعة وخفية. لعقود من الزمن، بحث العلماء في هذه البيئات للعثور على أدوية جديدة، لا سيالما لعلاج أمراض مثل السرطان التي يصعب علاجها. لقد قدمت الطبيعة منذ زمن طويل المخططات الأولية للأدوية القوية، من أول المضادات الحيوية إلى عوامل العلاج الكيميائي الحديثة. المنطق بسيط: فالكائنات التي تعيش في ظروف قاسية أو متغيرة غالبًا ما تطور طرقًا فريدة للبقاء، وتنتج مواد كيميائية معقدة يمكنها تعطيل نمو الكائنات الحية الأخرى. ويتجه الباحثون الآن باهتمامهم إلى الحياة المجهرية في المصبات، حيث تختلط المياه العذبة والمالحة. هذه المناطق هي أماكن مرهقة للبكتيريا، مما يجبرها على تطوير أدوات متخصصة، قد يحمل بعضها المفتاح لإيقاف الخلايا البشرية من النمو خارج السيطرة.

في هذا السياق، شرع فريق من الباحثين من جامعات في الهند في استكشاف الإمكانات الكامنة لبكتيريا معينة توجد في مصب نهر نترافاثي في مانغالور. كانوا مهتمين بسلالة من البكتيريا تسمى Zooshikella sp. RANM5B، والتي تنتج صبغة حمراء لافتة للنظر. وبينما تنتج العديد من البكتيريا ألوانًا، فإن هذه المادة الحمراء تحديدًا تنتمي إلى عائلة من المركبات المعروفة بقدرتها على قتل الخلايا الأخرى. أراد العلماء معرفة ما إذا كانت هذه الصبغة المحددة، التي تنتجها بكتيريا المصب الفريدة هذه، يمكن أن تكون سلاحًا جديدًا ضد سرطان البروستاتا، وهو مرض غالبًا ما يصبح مقاومًا للعلاجات القياسية مع تقدمه.

بدأ الباحثون بزراعة كميات كبيرة من البكتيريا ذات الصبغة الحمراء في بيئة مختبرية، محاكية الظروف الموجودة في مصب النهر حيث وُجدت. وبمجرد تكاثر البكيريا، قاموا بحصاد الخلايا واستخدموا سلسلة من الخطوات الكيميائية لاستخراج الصبغة الحمراء. تضمنت هذه العملية فصل الصبغة عن بقية المواد البكتيرية باستخدام المذيبات ثم تنقيتها من خلال تقنية تعمل مثل مرشح دقيق للغاية، لعزل المكون الأكثر نشاطًا بمفرده. وكانت النتيجة مادة حمراء نقية بكمية صغيرة. ولفهم ماهية ما وجدوه بالضبط، استخدم الفريق أجهزة متقدمة تقيس وزن الجزيئات وطريقة ترتيب الذرات. وقد أكدت هذه الأدوات أن المادة كانت نوعًا محددًا من الجزيئات يسمى "هبتيل بروديجيوسين" (heptyl prodigiosin). يتكون هذا الجزيء من ثلاث حلقات مرتبطة من الكربون والنيتروجين، مع سلسلة طويلة من ذرات الكربون متصلة بها، وهو هيكل يساعده على الانزلاق بسهولة داخل أغشية الخلايا.

بعد تحديد الجزيء، انتقل الفريق لاختبار قوته ضد خلايا السرطان البشرية. اختاروا نوعًا محددًا من خطوط خلايا سرطان البروستاتا المعروف باسم PC-3، وهو نوع يصعب علاجه لأنه لا يعتمد على الهرمونات الذكرية للنمو، مما يجعله مقاومًا للعديد من العلاجات الشائعة. وعند تعريضهم لهذه الخلايا السرطانية للصبغة الحمراء المنقاة، بدأت الخلايا في الموت. وقاس الباحثون مقدار المادة اللازمة لقتل نصف الخلايا في طبق مخبري. ووجدوا أن "هبتيل بروديجيوسين" كان فعالاً بتركيز 9.00 ميكروجرام لكل ميليلتر. وللمقارنة، اختبروا عقارًا كيميائيًا قياسيًا يسمى "سيسبلاتين" تحت نفس الظروف. عملت الصبغة بتركيز أقل بكثير من العقار القياسي، مما يشير إلى أنها كانت قوية جدًا ضد هذا النوع المحدد من الخلايا السرطانية. كما اختبروا المادة على خلايا رئة طبيعية وسليمة لمعرفة ما إذا كانت سامة للغاية بالنسبة للجسم. وبينما أثرت على الخلايا السليمة، إلا أنها تطلبت تركيزًا أعلى للقيام بذلك، مما يشير إلى أنها قد تكون أكثر خطورة على الخلايا السرطانية منها على الأنسجة الطبيعية، رغم أنها ليست انتقائية تمامًا.

ولفهم كيفية قتل الصبغة للخلايا السرطانية، نظر العلماء عن كثب إلى ما كان يحدث داخلها. واكتشفوا أن الخلايا لم تكن ببساطة تنفجر أو تتعفن، وهو شكل فوضوي من موت الخلايا يسمى "النخر" (necrosis). بدلاً من ذلك، كانت الخلايا تمر بعملية تدمير ذاتي محكوم ومبرمج تُعرف باسم "الموت الخلوي المبرمج" (apoptosis). هذه عملية طبيعية يستخدمها الجسم لإزالة الخلايا التالفة أو غير المرغوب فيها، لكن الخلايا السرطانية غالبًا ما تتعلم تجاهل هذه الإشارات. لاحظ الباحثون أن الصبغة الحمراء أجبرت الخلايا السرطانية على إعادة تشغيل تسلسل التدمير الذاتي هذا. ورأوا علامات واضحة على تغير الطبقة الخارجية للخلايا، وهي إشارة تحدث عادة في المراحل المبكرة من عملية الموت. وأظهرت اختبارات إضافية أن الخلايا كانت تنشط إنزيمات محددة، تُعرف باسم "الكاسبازات" (caspases)، والتي تعمل كمنفذين للخلية، حيث تقوم بتقطيع الآلات الداخلية للخلية. وأخيرًا، وجدوا أن الحمض النووي (DNA) داخل الخلايا، الذي يحمل التعليمات الوراثية، يتم تفتيته وتقطيعه. أكدت هذه السلسلة من الأحداث أن الصبغة لم تكن تكتفي بتسميم الخلايا، بل كانت تحفز آلية بيولوجية دقيقة للقضاء عليها.

كما نظرت الدراسة في القدرة طويلة المدى لهذه الخلايا السرطانية على التكاثر. فحتى بعد معالجة الخلايا بالصبغة ثم وضعها في غذاء طازج، واجهت صعوبة في النمو مجددًا إلى مستعمرات كبيرة. وهذا يشير إلى أن العلاج لم يكتفِ فقط بإيقاف نمو الخلايا للحظة، بل ألحق بها ضررًا كافيًا بحيث لم تتمكن من التعافي والتكاثر بمرور الوقت. وبينما كانت الصبغة فعالة، لاحظ الباحثون أنها لم تقتل عددًا من الخلايا على المدى الطويل بقدر ما فعل العقار القياسي "سيسبلاتين" في اختباراتهم المحددة، رغم أنها كانت أكثر قوة في إيقاف النمو الأولي. وهذا يسلط الض الضوء على أن الاختبارات المختلفة تقيس جوانب مختلفة من قوة العقار.

كان الباحثون حذرين في الإشارة إلى حدود عملهم. فقد أكدوا هوية الجزيء باستخدام أدلة قوية، لكنهم لم يجروا كل الاختبارات الممكنة لرسم كل خطوة مفردة لكيفية عمله داخل الخلية. كما أشاروا إلى أنه نظرًا لأن المادة عبارة عن صبغة حمراء زاهية، فإنها يمكن أن تتداخل أحيانًا مع الآلات المستخدمة لقياس موت الخلايا، لذا يجب تفسير النتائج مع وضع ذلك في الاعتبار. علاوة على ذلك، بينما أظهرت المادة وعودًا ضد نوع واحد من الخلايا السرطانية، لم يتم اختبارها على مجموعة واسعة من أنواع السرطان الأخرى أو في كائنات حية. تحدد هذه الدراسة أن بكتيريا المصب تنتج مركبًا قويًا يمكنه تحفيز موت الخلايا في سرطان البروساتا، لكنها تعتبر نقطة انطلاق. إن هذا العمل يثبت أن الحواف الطينية للأنهار لا تزال مصدرًا غنيًا بالأدوات الكيميائية الجديدة، وأن "هبتيل بروديجيوسين" هو مرشح يستحق مزيدًا من الدراسة لمعرفة ما إذا كان يمكن تطويره إلى علاج حقيقي للمرضى.