随着世界面临数量惊人的动植物物种濒危和灭绝,密歇根大学的一位科学家发出了一个紧急信息:化学家和药剂师应该成为物种保护工作的关键参与者。
“在灭绝的前线迫切需要药物化学专业知识,”密歇根大学药学院药物化学助理教授蒂莫西·切尔纳克(TimothyCernak)说。“动物正在以惊人的速度亡,但它们不必如此。现代生物科学在治疗人类疾病方面取得了巨大突破,相同的药物及其背后的科学可以在野外应用。”
他说,地方和全球正在努力减少环境破坏,但速度太慢,无法拯救野外许多患病的种群。
“我们正处于大规模灭绝之中。我们正在追寻世界各地的大规模灭绝。低地大猩猩、阿根廷企鹅、夏威夷的秋基基鸟、佛罗里达州的红海龟。这样的例子不胜枚举,许多珍贵的植物也被灭绝。”命悬一线,”他说。“因此,将现代制药的力量和药物化学的剂量专业知识带入保护工作中至关重要。”
切尔纳克和包括一名当地高中生在内的年轻科学家团队在《药物化学杂志》上发表的一篇研究文章中阐述了建立和培育保护医学这一新兴领域的理由。
“这是硬核科学。它将药物化学和现代制药的视角带入对话中,以拯救其他物种,”切尔纳克说。“当前大规模灭绝的驱动因素包括栖息地丧失、全球变暖和过度捕捞,但一个特定的根本原因——野生动物疾病——似乎需要干预。药物化学就是这种干预措施。”
切尔纳克的职责和研究项目之一是从世界各地接收亡和患病物种的样本。他在密歇根大学的实验室使用与寻找对抗人类疾病的化合物相同的方法和模型,最近还聘请了一名兽医,对样本中的化合物进行测试,看看哪些化合物对致病生物体有反应。主要关注点是真菌,它是两栖动物的最大杀手。
在他们的论文中,作者提出化学和药学在防止灭绝的前线发挥新作用。“大规模灭绝的长期解决方案是利用新技术和新政策来解决气候变化和栖息地丧失问题。作为短期的绷带,需要为濒危物种提供化学服务。
“鼓励对防止灭绝感兴趣的药物化学家与动物园管理员、林务员、兽医、昆虫学家、野生动物康复者和自然资源保护主义者交谈,了解保护医学可能产生影响的挑战和解决方案,并分享他们在药物发现前沿的智慧”。
切尔纳克正在推动一个新的、有影响力的科学领域。
“在更高的层面上,我的使命是让制药公司参与到这个领域,年轻的科学家将其视为他们想要进入的领域——一个目前并不存在的领域,”他说。“更近期的目标是随着该领域及其价值的确立筹集资金和进行更多研究。”
从导致巴拿马金蛙大量亡的致命真菌,到导致红海龟亡的癌性肿瘤,以及导致铁杉树等植物患病的众多害虫和疾病,保护医学不乏需要应对的挑战。
这些挑战之一可能是防止疾病威胁公众健康。
“1月份,阿根廷96%的海狮幼崽于禽流感。如果它传染给人类,我们该怎么办?”切尔纳克说。“野外可能只剩下五只秋基基鸣禽了。它们正在于疟疾和痘,这些疾病可以在人类身上治疗。”
他说,研究野生动物疾病还可以为专注于人类健康的药物化学家提供重要的见解,并且可能提供一种新的范式,使药物开发和剂量预测模型(目前在啮齿类动物的药代动力学方面进行了大量训练)可以多样化。
“问题在于,拼命治疗和拯救不断减少的人口的自然资源保护主义者往往没有配备最新的制药科学和工具,”他说。“鉴于目前的知识差距,他们可能不知道哪种药物效果最好,或者对于濒临灭绝的物种来说正确的剂量是多少。”
切尔纳克说,将化学家和药剂师纳入保护领域并不是为了减少兽医和保护团体的数量,而是为了融合他们的经验和专业知识,实现拯救生命和生态系统的相同目标。
“现代医学可以防止濒危物种的灭绝。野生动物疾病是当前大规模灭绝的主要驱动因素,但对非人类物种的治疗干预仍然知之甚少,”他说。“在动物园、植物园和动物康复中心,许多疾病是可以治疗的,但对濒危物种医学的认识远远落后于我们目前对人类医学的认识。”
目前,切尔纳克的实验室不仅正在研究更快、更安全的人类药物开发,而且还在测试患有威胁其生存的真菌的巴拿马金蛙。
切尔纳克支持疾病控制与预防中心的“同一个健康”概念,该概念认识到人、动物和环境健康之间的联系。
“我们对植物和动物的看法是一样的,”他说。“OneHealthPharmacy(植物、人类和动物)的理念是我们治疗任何生病或有需要的人。”
切尔纳克的实验室推进了人工智能和其他技术的使用,以加快药物发现的进程。他说,这只会增加早日帮助动植物的机会。
Cernak和团队在论文中写道:“通过自动化和人工智能简化药物和农用化学品的发现,可能会迎来一个对特定患者群体的加速药物发明的未来时代。”
“虽然可能还需要几十年的时间,但人们可以想象在未来,可以向聊天机器人提供提示,例如&luo;发明一种对大象内皮性疱疹病的单剂量抗病药物,对亚洲象具有最佳的药代动力学特性。&ruo;”药物化学在受威胁和濒危物种上的令人兴奋的应用开始带来希望。”