איך צמח הופך לתרופה?

חומרים המיוצרים על ידי צמחים הם מקור מצוין לתרופות וטיפולים רפואיים, אולם פיתוח של כל תרופה הוא תהליך ארוך ומסובך. פיתוח של תרופות מצמחים הוא תהליך שטומן בחובו אתגרים יחודיים

הרצון לפתח תרופות חדשות הוביל מדענים לחפש בכל מיני מקומות אקזוטיים כמו יערות הגשם, הרפואה הסינית המסורתית, ואפילו במעמקי האוקיינוס.
לאורך השנים פיתחו לא מעט תרופות שמבוססות על חומרים צמחיים, למשל אספירין שמקורו בצמח הערבה או גלוקופאג', תרופה לטיפול בסוכרת מסוג 2 שהופקה מצמח הלילך. וינקה, צמח הנוי התמים למראה הוא המקור לתרופות וינקריסטין ו-וינבלסטין, שתיהן מיועדות לטיפול בסרטן. אחד מפרסי הנובל בשנת 2015 הוענקו לחוקרת שפיתחה תרופה למלריה המבוססת על צמח הלענה.

כבר הרבה מאוד שנים שכימאים משתמשים במגוון של שיטות כדי ליצור תרופות במעבדה, בזול ובכמויות גדולות, וחלק מהחומרים שהתגלו בטבע מיוצרים היום במעבדה בצורה סינתטית לחלוטין.
אבל יש תרופות שלא היו קיימות היום בלי המקור הצמחי, כמו גלולות למניעת היריון. אי שם בשנות ה-50 גילו שאפשר למנוע היריון ע"י שימוש בהורמונים אסטרוגן ופרוגסטרון, אבל הייצור שלהם במעבדה היה יקר ומורכב. את הבעיה פתרו בעזרת בטטה מקסיקנית (Dioscorea mexicana), או יותר נכון בזכות הפיטואסטרוגנים שהיא מייצרת. פיטואסטרוגנים הם חומרים כימיים שהצמח מייצר והם דומים להורמונים אנושיים. לכן ניתן להפיק את החומרים האלו מהצמח, ובשרשרת של תהליכים כימיים לשנות את המבנה שלהם וליצור אסטרוגן או פרוגסטרון. באמצעות השיטה הזו אפשר היה לקדם מאוד את המחקר והפיתוח של הגלולות.

אם צמחים מהווים בסיס לתרופות מדהימות, למה לא מפתחים יותר תרופות כאלה?

תהליך של פיתוח תרופה הוא תמיד תהליך מורכב שנמשך שנים, עם אחוזי הצלחה נמוכים. חוץ מהקשיים הרגילים, כאשר עובדים עם חומרים ממקור צמחי יש כמה אתגרים נוספים.
צמחים מייצרים מגוון רחב של חומרים כימיים שאפשר להשתמש בהם, ולרוב החומרים האלו הם חומרים נדיפים שמיוצרים כדי להגן על הצמח בפני תנאים קשים כמו יובש או מזיקים. לפני שאפשר להתחיל לפתח את התרופה צריך איזשהו ידע בסיסי על מגוון החומרים האלו ועל ההשפעה האפשרית שלהם על גוף האדם. בגלל שיש אלפי חומרים צמחיים שונים, ובגלל שכל בדיקה עולה כסף, יש קושי להחליט אילו חומרים לבדוק. אפשר להסתמך על ידע מסורתי ולבדוק צמחים שבהם השתמשו בעבר כדי לטפל בסימפטומים שונים, אבל זה לא מבטיח שהצמח אכן משפיע כפי שמצפים ממנו. אפשרות אחרת היא לבחור צמחים באופן אקראי ולבדוק אותם, או להתבסס על מחקרים קודמים שעשו זאת.

את הבדיקות הראשוניות על החומרים שנבחרו עושים בדרך כלל על תרביות תאים, מאחר וזו שיטה בטוחה וזולה יחסית. אבל הבדיקה הזו נעשית על תרביות של תאים בתנאי מעבדה, ששונים מהתנאים שקיימים בתוך גוף אנושי. יש מגוון רחב של חומרים צמחיים שיכולים להרוג חיידקים ונגיפים, או להשמיד גידול סרטני. החומרים האלה עובדים מצוין בתנאי מעבדה, אבל לא מצליחים להשפיע בצורה דומה על גוף חי. לא תמיד יודעים מה הסיבה וכיצד לפתור את הבעיה, ולכן רבים מהחומרים האלו לא יוכלו להפוך לתרופה.

במידה ומוצאים צמח שכן משפיע בצורה רצויה, ישנו קושי לבודד את החומר הספציפי שדרוש לפיתוח התרופה. הצמח מייצר הרבה חומרים שונים, וצריך להשתמש בשיטות כימיות כדי לבודד רק את החומר האחד שמשפיע על הגוף. לעיתים קשה להבין באיזה חומר מדובר, ובמקרים אחרים תהליך הבידוד עצמו פוגע בחומר ובפעילות הרפואית שלו.

לאחר בידוד החומר הרצוי צריך לקבוע מהו המינון הדרוש בשביל הטיפול הרפואי. המינון צריך להיות אחיד ומדויק, כיוון שמינון יתר יכול להיות רעיל. ישנה תפיסה לפיה השימוש בצמחי מרפא אינו מסוכן מאחר ומדובר בחומרים צמחיים וטבעיים, אולם גם חומרים טבעיים יכולים להיות רעילים מאוד. לדוגמה, הצמח אצבעונית ארגמנית מייצר חומר בשם דיגוקסין. במינון מתאים זוהי תרופה המטפלת בהפרעות קצב, ובמינון עודף זהו רעל שיכול להרוג את המטופל. במקרה הזה הגבול ביניהם דק מאוד.
מאחר והצמח מייצר את החומר הרצוי כתגובה לתנאי סביבה קשים, בדרך כלל הכמות של החומר תהיה נמוכה ותשתנה מעונה לעונה, כתלות בתנאי הסביבה. עקב כך צריך להשתמש בכמות גדולה של צמחים כדי להפיק כמות קטנה של תרופה, ולעיתים הקושי להגיע למינון אחיד כל כך גדול שהוא מייקר את התרופה או הופך את ייצורה ללא-כדאי.

ישנה תפיסה לפיה פיתוח של תרופה המבוססת על צמחים היא תהליך קל ופשוט, כי הרי הצמחים נגישים לכל ויש הרבה ידע מסורתי או ידע מחקרי שנצבר עם השנים. אולם כל אחת מהבעיות שהוזכרו יכולה לעכב את פיתוח התרופה ואף לעצור אותו לחלוטין. זה יחזיר את המדענים ישר לשלב הראשון – חיפוש אחר חומרים חדשים שאפשר לחקור, בדיקה שלהם וחוזר חלילה. לכן השקעה במחקר בסיסי והבנה כיצד חומרים שונים פועלים היא חיונית לפיתוח של תרופות וטיפולים רפואיים חדשים.

מקורות וקריאה נוספת:

1. ניסויים קליניים – מאתר מדעת
2. Haefner, B. (2003). Drugs from the deep: marine natural products as drug candidates. Drug discovery today, 8(12), 536-544 (קובץ PDF)
3. Russo, P., Del Bufalo, A., & Fini, M. (2015). Deep sea as a source of novel-anticancer drugs: Update on discovery and preclinical/clinical evaluation in a systems medicine perspective. EXCLI journal, 14, 228 (תוכן המאמר)
4. Mahdi, J. G., Mahdi, A. J., & Bowen, I. D. (2006). The historical analysis of aspirin discovery, its relation to the willow tree and antiproliferative and anticancer potential. Cell proliferation, 39(2), 147-155 (קובץ PDF)
5. Patade, G. R., & Marita, A. R. (2014). Metformin: A Journey from countryside to the bedside. Journal of Obesity and Metabolic Research, 1(2), 127 (תוכן המאמר)
6. Noble, R. L. (1990). The discovery of the vinca alkaloids—chemotherapeutic agents against cancer. Biochemistry and cell biology, 68(12), 1344-1351 (תקציר)
7. אודות החוקרת Youyou Tu – אתר פרס נובל
8. Fifty Years of “the Pill”: Risk Reduction and Discovery of Benefits Beyond Contraception, Reflections, and Forecast . Kristina D. Chadwick Ronald T. Burkman Belen M. Tornesi Brinda Mahadevanץ Toxicological Sciences, Volume 125, Issue 1, 1 January 2012, Pages 2–9, (תוכן המאמר)
9. ההיסטוריה של גלולות למניעת הריון
10. תהליך פיתוח תרופות – מתוך אתר ה-FDA
11. Williamson, E. M., Okpako, D. T., & Evans, F. J. (1996). Pharmacological methods in phytotherapy research: volume 1: Selection, preparation and pharmacological evaluation of plant material. John Wiley & Sons Ltd. (תקציר הספר)
12. Verpoorte, R. (1999). Chemodiversity and the biological role of secondary metabolites, some thoughts for selecting plant material for drug development. In Bioassay Methods in Natural Product Research and Drug Development (pp. 11-23). Springer Netherlands (תקציר הפרק)
13. Guidelines for the assessment of herbal medicines‏ – מתוך אתר ארגון הבריאות העולמי
14. Fabricant, D. S., & Farnsworth, N. R. (2001). The value of plants used in traditional medicine for drug discovery. Environmental health perspectives, 109(Suppl 1), 69 (קובץ PDF)

ליהי עמית 

סטודנטית לתואר שני במדעי הרפואה בטכניון,

בלוגרית, צפרית וצלמת חובבת