Twee gekleurde 1,4-benzochinonderivaten gevonden in gif van de schorpioen Diplocentrus melici kunnen fungeren als antibiotica tegen Staphylococcus aureus en Mycobacterium tuberculosis, zo schrijven onderzoekers in het tijdschrift PNAS.

Dat je medicijnen kunt ontwikkelen uit gif afkomstig van dieren als slangen is niet nieuw (zie bijvoorbeeld dit artikel). Maar de meeste medicijnen uit bijvoorbeeld slangengif zijn gebaseerd op peptiden en eiwitten. In een samenwerking tussen universiteiten in Mexico en Stanford University kwam naar voren dat er in het gif van een zelden bestudeerde schorpioen (Diplocentrus melici, foto) juist twee moleculen voorkomen die een antimicrobiële werking hebben.

Onderzoekers uit Mexico zagen dat het schorpioenengif van kleur veranderde en stuurde een beetje van het gif op naar hun collega’s in Stanford voor hulp bij het oplossen. Het team moest alle NMR- en massaspectrometriestudies doen met een volume van maar 0,5 µl – tien keer minder dan het bloed dat een mug opzuigt – omdat het zo duur is. Omgerekend kost het meer dan $ 10 miljoen om een liter schorpioenengif te produceren, aldus hoofdonderzoeker Richard Zare van Stanford.

De kleurverandering werd uiteindelijk verklaard: in het gif zitten onder andere twee 1,4-benzochinonderivaten, namelijk het rode 3,5-dimethoxy-2-(methylthio)cyclohexa-2,5-dieen-1,4-dion en het blauwe 5-methoxy-2,3-bis(methylthio)cyclohexa-2,5-dieen-1,4-dion, waarbij het wezenlijke verschil is dat de rode een normale ethergroep heeft en de blauwe een thioethergroep (zie foto).

De volgende uitdaging lag in de synthese. Met veel trial-and-error kwamen de onderzoekers op twee redelijk eenvoudige syntheseroutes, voor de blauwe iets efficiënter dan voor de rode qua rendement. Toen ze de stoffen eenmaal gemaakt hadden, konden ze overgaan op biologische assays.

De biologische experimenten brachten een aantal bijzondere ontdekkingen aan de orde. Beide 1,4-benzochinonen bleken effectief te zijn tegen bacteriesoorten en deden daarvoor niet onder aan reeds bestaande antibiotica. Zo is de rode variant actief tegen Staphylococcus aureus en de blauwe tegen Mycobacterium tuberculosis, beiden met een minimum inhibitory concentration van 4 µg/ml. De grootste verrassing was nog wel dat de blauwe benzochinon bijna eenzelfde activiteit heeft tegen multimedicijnresistente stammen.

Ook zijn deze moleculen cytotoxisch voor neoplastische (een type abnormale of excessieve celgroei) cellijnen, wat doet vermoeden dat ze potentie hebben om ze door te ontwikkelen als nieuwe antikankermiddelen.

In een korte muizenstudie hadden vier muizen met multiresistente tuberculose in een ver stadium na twee maanden behandeling met de blauwe variant een flinke afname van de symptomen van de ziekte. Daarnaast reageerden gezonde muizen als negatieve controlegroep goed op de behandeling, zonder hevige bijwerkingen.

De onderzoekers hebben nog geen idee waarom de 1,4-benzochinonen in het gif zitten en gaan nog kijken of de moleculen überhaupt de giftige componenten zijn. De doorontwikkeling van de stoffen naar medicijnen gaat ook verder.