Змеиный яд теперь можно приготовить в лаборатории
Технологии06 ноября 2020

Змеиный яд теперь можно приготовить в лаборатории

Если вам не повезло, и ядовитая змея вонзила в вас свои клыки, ваша лучшая надежда - это противоядие, которое производили таким же образом с викторианских времен.

Он включает в себя доение змеиного яда вручную и введение его лошадям или другим животным в небольших дозах, чтобы вызвать иммунный ответ. Кровь животного берется и очищается для получения антител, действующих против яда.

Производство противоядия таким способом может быть грязным, не говоря уже об опасности. Этот процесс подвержен ошибкам, трудоемок, а готовая сыворотка может вызвать серьезные побочные эффекты.

Эксперты давно призывают к созданию более эффективных способов лечения укусов змей, от которых ежедневно умирает около 200 человек.

Теперь - наконец-то - ученые применяют исследования стволовых клеток и картирование генома к этой давно игнорируемой области исследований. Они надеются, что это принесет производство противоядия в 21 век и в конечном итоге спасет тысячи, если не сотни тысяч, жизней каждый год.

Исследователи из Нидерландов с помощью стволовых клеток создали в лаборатории железы, вырабатывающие яд, у мыса коралловых змей и восьми других видов змей. Команда объявила, что токсины, вырабатываемые миниатюрными трехмерными копиями змеиных желез, практически идентичны змеиному яду.

Параллельно с этим ученые в Индии секвенировали геном индийской кобры, одной из «большой четверки» змей страны, которые ответственны за большинство из 50 000 смертей от укусов змей, которые Индия умирает за год.

«Они действительно продвинули игру», - сказал Ник Каммак, руководитель группы по укусу змей в британской благотворительной организации медицинских исследований Wellcome. «Это масштабные разработки, потому что они переносят науку 2020 года в область, которой пренебрегали».

Ганс Клеверс, главный исследователь из Института биологии развития и исследования стволовых клеток им. Хубрехта в Утрехте, никогда не ожидал, что он будет использовать свою лабораторию для производства змеиного яда.

Десять лет назад он изобрел технику создания человеческих органоидов - миниатюрных органов, сделанных из стволовых клеток отдельных пациентов. Они позволили врачам безопасно тестировать специфические эффекты лекарств вне организма, что произвело революцию в таких областях, как лечение рака.

Так почему он решил культивировать железу из змеиного яда?

Кливерс сказал, что это, по сути, прихоть трех аспирантов, работающих в его лаборатории, которым надоело воспроизводить мышиные и человеческие почки, печень и кишечник. «Я думаю, они сели и спросили себя, какое самое культовое животное, которое мы можем культивировать? Не человека или мышь. Они сказали, что это должна быть змея. Ядовитая железа змеи».

«Они предполагали, что у змей будут стволовые клетки, как у мышей и людей - стволовые клетки, но никто никогда не исследовал это», - сказал Клеверс.

Получив у дилера несколько оплодотворенных яиц змеи, исследователи обнаружили, что они смогли взять крошечный кусок ткани змеи, содержащий стволовые клетки, и вырастить его в посуде с тем же фактором роста, который они использовали для органоидов человека, хотя более низкая температура - для образования ядовитых желез. И они обнаружили, что эти змеиные органоиды - крошечные шарики шириной всего в один миллиметр - производят те же токсины, что и змеиный яд.

«Откройте их, и у вас будет много яда. Насколько мы можем судить, он идентичен. Мы сравнили его напрямую с ядом того же вида змей, и мы находим точно такие же компоненты», - сказал Клеверс, который был автором статьи, опубликованной в журнале Cell на прошлой неделе.

Команда сравнила созданный в лаборатории яд с реальным на генетическом уровне и с точки зрения функций, обнаружив, что мышечные клетки перестают активироваться при воздействии их синтетического яда.

Имеющиеся в настоящее время противоядия, производимые на лошадях, а не на людях, вызывают относительно высокий уровень побочных реакций, которые могут быть легкими, такими как сыпь и зуд, или более серьезными, такими как анафилаксия. К тому же это дорогое удовольствие. По оценке Wellcome, один флакон противоядия стоит 160 долларов, а для полного курса обычно требуется несколько флаконов.

По данным Wellcome, даже если люди, которые в этом нуждаются, могут себе это позволить - большинство жертв змеиных укусов живут в сельских районах Азии и Африки - в мире имеется менее половины запасов противоядия, в которых он нуждается. Кроме того, противоядия были разработаны только для 60% ядовитых змей в мире.

В этом контексте новое исследование может иметь далеко идущие последствия, позволяя ученым создать биобанк органоидов змеиной железы из 600 или около того видов ядовитых змей, которые можно было бы использовать для производства неограниченного количества змеиного яда в лаборатории, сказал Клеверс.

«Следующим шагом будет использование всех этих знаний и начало исследования новых противоядий, основанных на более молекулярном подходе», - сказал Клеверс.

Для создания противоядия можно использовать генетическую информацию и технологию органоидов, чтобы сделать определенные компоненты яда, которые причиняют наибольший вред, и из них произвести моноклональные антитела, которые имитируют иммунную систему организма, для борьбы с ядом, метод, уже используемый в иммунотерапевтические методы лечения рака и других заболеваний.

«Это отличный новый способ работы с ядом с точки зрения разработки новых методов лечения и разработки противоядия. За змеями очень сложно ухаживать», - сказал Каммак, не участвовавший в исследовании.

Кливерс сказал, что его лаборатория теперь планирует производить органоиды ядовитых желез из 50 самых ядовитых животных в мире, и они поделятся этим биобанком с исследователями по всему миру. На данный момент Клеверс сказал, что они могут производить органоид со скоростью один в неделю.

Но производство противоядия - это не та область, в которую фармацевтические компании традиционно стремились инвестировать, сказал Клеверс.

По словам Каммака, участники кампании часто описывают змеиные укусы как скрытый кризис со здоровьем, при этом от укусов змей погибает больше людей, чем от рака простаты и холеры во всем мире.

«В страдающих странах нет денег. Не стоит недооценивать, сколько людей умирает. Акулы убивают около 20 человек в год. Змеи убивают 100 000 или 150 000 человек», - сказал Клеверс.

Одна из проблем при создании синтетического противоядия - это сложность того, как змея выводит из строя свою добычу. Его яд содержит несколько разных компонентов, оказывающих разное действие.

Исследователи из Индии секвенировали геном индийской кобры в попытке расшифровать яд.

Опубликованный в журнале Nature Genetics ранее в этом месяце, это наиболее полный собранный геном змеи и содержит генетический рецепт змеиного яда, устанавливающий связь между токсинами змеи и генами, которые их кодируют. Это непростой коктейль - команда определила 19 генов из 139 генов токсинов как ответственные за причинение вреда людям.

«Это первый раз, когда очень важная с медицинской точки зрения змея была нанесена на карту с такой детализацией», - сказал Сомасекар Сешагири, президент SciGenom Research Foundation, некоммерческого исследовательского центра в Индии.

«Он создает план змеи и помогает нам получать информацию от ядовитых желез». Затем его команда нанесет на карту геномы чешуйчатой ​​гадюки, обыкновенного крайта и гадюки Рассела - остальных представителей «большой четверки» Индии. Это может помочь получить противоядие из желез, так как будет легче определить нужные белки.

В тандеме оба открытия также упростят обнаружение того, стоит ли исследовать некоторые из мощных молекул, содержащихся в змеином яде, в качестве лекарств, что позволит змеям оставить свой след в здоровье человека иначе, чем задумано природой - путем спасая жизни.

Змеиный яд использовался для изготовления лекарств, которые лечат гипертонию (аномально высокое кровяное давление) и сердечные заболевания, такие как стенокардия.

Написать комментарий
Авторские статьи