Powstała antytoksyna neutralizująca jad kilku niebezpiecznych gatunków węży

Naukowcy zidentyfikowali silne przeciwciało, które może zneutralizować kluczowy rodzaj neurotoksyny wytwarzanej przez kilka niebezpiecznych gatunków węży z Afryki i Azji. Podkreślają, że w oparciu o ich prace, być może uda się opracować antytoksyny, które będzie można zastosować przeciwko dowolnemu z jadowitych węży na świecie.

- Likwidujemy główną podklasę neurotoksyn – mówi Nicholas Casewell z Liverpool School of Tropical Medicine. - Myślę, że to naprawdę ogromny krok, jeśli chodzi o to, co można osiągnąć za pomocą pojedynczego przeciwciała - dodaje.

Opis i rezultaty badań ukazały się na łamach pisma "Science Translational Medicine" (DOI: 10.1126/scitranslmed.adk1867).

Dalsza część artykułu pod materiałem wideo

- To przeciwciało działa przeciwko jednej z głównych toksyn występujących u wielu gatunków węży, które co roku przyczyniają się do dziesiątek tysięcy zgonów – mówi dr Joseph Jardine ze Scripps Research. - Może to być niezwykle cenne dla mieszkańców krajów o niskich i średnich dochodach, w których występuje największa liczba zgonów i obrażeń spowodowanych ukąszeniami węży - dodaje.

Jad to koktajl białek, które zwierzęta wykorzystują do unieruchamiania i zabijania ofiar, a także do samoobrony. Występuje u wielu różnych zwierząt: meduz, pająków, skorpionów, węży, a nawet niektórych ssaków. Wprowadzany jest do organizmu ofiary za pomocą zębów, kolców lub żądeł.

Jad węży to mieszanka dziesiątek, a nawet setek związków, które atakują komórki nerwowe, tkanki lub wpływają na krzepnięcie krwi. Każdego roku ponad 100 tys. osób na całym świecie ginie po ukąszeniu węża. Ale niektóre zwierzęta, które w swoim menu mają jadowite węże, są wytrzymałe lub odporne na działanie określonego jadu.

Standardowym leczeniem po ataku węża są antytoksyny. Chociaż leki te ratują życie, powodują też wiele problemów. Jad węży znacznie różni się w zależności od gatunku. Dlatego forma leczenia będzie zależeć od tego, jaki wąż odpowiada za ukąszenie. Problem w tym, że w wielu przypadkach nie wiadomo, który to gatunek węża.

Ale jad może się różnić nawet w obrębie tego samego gatunku. Jak przyznał Kartik Sunagar z Indian Institute of Science, współautor publikacji, antytoksyna stosowana po ukąszeniu kobry nepalskiej (Naja kaouthia) jest w niektórych regionach Indii nieskuteczna.

Wiele antytoksyny działa przeciwko kilku wężom z tego samego regionu, ale mają słabe działanie przeciwko innym wężom. Sunagar wyjaśnił, że podobnie jak w przypadku kobry nepalskiej, jeden z koktajli antytoksyn powszechnie stosowany w Afryce jest nieskuteczny w przypadku jednej na siedem osób ukąszonych przez mambę czarną (Dendroaspis Polylepis).

Co więcej, antytoksyny zawierające swoiste przeciwciała uzyskiwane są poprzez uodparnianie zwierząt jadem węża, a ponieważ leki te są wytwarzane z białek zwierzęcych, mogą powodować niepożądane reakcje immunologiczne, w tym zagrażający życiu wstrząs anafilaktyczny.

Próbując opracować nową antytoksynę Sunagar nawiązał współpracę z Casewellem i Jardinem. W badaniach naukowcy wyizolowali i porównali białka jadu różnych jadowitych węży, w tym mamb i kobr. Zauważyli, że pewien rodzaj białka, obecny u wszystkich węży z rodziny zdradnicowatych, do której należą też mamby i kobry, zawierał małe fragmenty, które wyglądały podobnie u różnych gatunków.

Zespół Jardine’a nakłonił komórki hodowane w laboratorium do produkcji odkrytego białka - kluczowego składnika jadu wielu węży z rodziny białek toksyn trójpalczastych (3FTx). Toksyny te powodują paraliż, blokując zdolność komórek nerwowych do reagowania na kluczowy neuroprzekaźnik. W kolejnym kroku naukowcy przeszukali ogromną bazę ludzkich przeciwciał, aby sprawdzić, które z nich najlepiej wiążą się z tymi toksynami. To zaowocowało zidentyfikowaniem kilkudziesięciu obiecujących kandydatów.

Zidentyfikowane przeciwciała zostały przesłane do grupy Casewella. Jego zespół sprawdził, jak dobrze chronią ludzkie komórki przed toksyną. Przeciwciało o nazwie 95Mat5 wykazało najlepszą skuteczność. Wiązało się z alfa-bungarotoksyną - głównym białkiem 3FTx-L występującym w jadzie - dokładnie w tym samym miejscu, w którym toksyna wiąże kanały jonowe w ludzkich komórkach nerwowych i mięśniowych.

Po zidentyfikowaniu najlepszego kandydata przyszedł czas na testy. Naukowcy podali gryzoniom zwykle śmiertelną dawkę alfa-bungarotoksyny oraz przeciwciała 95Mat5. Wszystkie myszy przeżyły. Nie wystąpił też paraliż. 95Mat5 uratował także myszy, którym wstrzyknięto pełny jad niemrawca prążkowanego (Bungarus multicinctus), który, jak się uważa, zawiera kilkadziesiąt różnych toksyn. Związek pomógł nawet po podaniu go 20 minut po jadzie. To samo dotyczyło jadu kobry nepalskiej oraz mamby czarnej.

95Mat5 okazał się nieskuteczny w przypadku jadu kobry królewskiej (Ophiophagus hannah). Gryzonie padły, ale badacze podkreślają, że antytoksyna znacznie opóźniła ich śmierć.

95Mat5 mógłby uzupełnić istniejące antytoksyny, które nie są zbyt skuteczne przeciwko białku 3FTx-L. A ponieważ przeciwciało jest ludzkie, prawdopodobieństwo wystąpienia niepożądanych skutków ubocznych jest mniejsze.

Zespół planuje zastosować ten sam proces identyfikowania przeciwciał innych silnych toksyn węży. Ich celem jest stworzenie koktajlu, który zneutralizuje jad każdego niebezpiecznego węża żyjącego na Ziemi.

Źródło: Scripps Research Institute, Science, fot. Tim Vickers, Public domain, via Wikimedia Commons