Kredit:ACS
Varje dag får 12 australiska diabetiker en lem amputerad på grund av ett icke-läkande sår. Globalt, det är en var 30:e sekund.
En molekyl som produceras av en thailändsk leverparasit kan vara lösningen på de icke-läkande såren - och forskare från Australian Institute of Tropical Health and Medicine (AITHM) kan nu producera en version av molekylen i tillräckligt stor skala för att göra den är tillgänglig för laboratorietester och så småningom kliniska prövningar.
Molekylen är granulin, en av en familj av proteintillväxtfaktorer involverade i cellproliferation.
"Det produceras av en parasitisk leverlycka, Opisthorchis viverrini , som ursprungligen kom till vår kännedom eftersom det orsakar levercancer som dödar 26, 000 personer varje år i Thailand, " sa parasitologen Dr Michael Smout.
Som en del av deras arbete med ett potentiellt vaccin för att skydda människor från parasiten, Dr Smout och kollegor konstaterade att granulinet som den producerar har en dold talang - det överladdar läkningen.
"Vi insåg molekylen, upptäckt i maskspott, kan erbjuda en lösning för icke-läkande sår, som är ett problem för diabetiker, rökare och äldre, " han sa.
Med andra forskare från AITHM vid James Cook University i Cairns, Dr Smout har undersökt sätt att producera granulin i tillräckliga mängder för tester i större skala.
Teamet provade först rekombinanta DNA-tekniker, effektivt sätt in granulin i bakterier, med syftet att producera rikliga förråd av en pålitlig kopia av molekylen.
"Tyvärr, granulin fungerade inte bra när vi introducerade det E coli bakterie, så vi kunde inte använda rekombinanta tekniker för att producera en testbar förråd, sa professor Norelle Daly, vars forskning går ut på att utforska potentialen hos peptider som läkemedelskandidater för terapeutiska tillämpningar.
"Vi var tvungna att gå tillbaka till ritbordet och hitta ett sätt att syntetisera en del av molekylen - att bygga vår egen version av designermaskspett, " Hon sa.
Forskarna arbetade för att fastställa vilka delar av molekylen som var avgörande för sårläkning, och att hitta ett sätt att reproducera de aktiva delarna av granulinmolekyler (peptider).
Nuclear Magnetic Resonance (NMR) spektroskopi avslöjade molekylens komplexa form:en sträng av aminosyror böjd till en vriden 3D-form som inkluderar hårnålsböjningar.
"Inom biologi kan formen och vecket av en molekyl vara avgörande för dess funktion, Dr Smout sa. "Det är viktigt att få vikningen rätt - det kan vara som skillnaden mellan att kasta ett välvikt pappersplan, eller kasta ett skrynkligt papper."
Efter att ha testat olika segment och strukturer, teamet drog slutsatsen att dessa hårnålsböjar var nyckeln.
"De hålls i den vridna 3D-formen av disulfidbindningar, och överraskande nog har vi upptäckt att genom att introducera en extra, icke infödd, binder vi kan producera peptider som håller rätt form för att främja läkning, " sa professor Daly.
"Man kan säga att vi har hittat ett extra veck som hjälper vårt peptidpappersplan att flyga rakt och rikta sår."
De laboratorieproducerade granulinpeptiderna har visat sig lovande i tester, driver cellproliferation i mänskliga celler odlade i laboratorieplattor, och demonstrerar potent sårläkning hos möss.
Nu när de kan masstillverka perfekt vikta, sårläkande peptider, forskarna letar efter potentiella partners när de går vidare mot ytterligare tester och så småningom kliniska prövningar.
"Vi har mycket att göra innan kliniska prövningar, men vi är övertygade om att vi har en mycket stark utmanare till vad som en dag kan bli en kräm som en diabetiker kan applicera hemma, undvika en lång sjukhusvistelse och eventuell amputation, sa professor Alex Loukas, vars arbete omfattar undersökning av hakmaskproteiner för att behandla autoimmuna och allergiska sjukdomar.
"En hemkräm skulle vara ett stort steg framåt för de med kroniska sår, och det skulle också spara mycket pengar på vårt hälsosystem.
"En av sju diabetiker i Australien kommer att ha ett icke-läkande sår någon gång, och många lider av amputationer som ett resultat. Det uppskattas att de långa sjukhusvistelserna som är involverade i att behandla kroniska sår kostar vårt sjukvårdssystem 3,7 miljarder AUD per år."
Forskningen publiceras i den senaste upplagan av Journal of Medicinal Chemistry .