Dla niektórych ludzi węże są egzotycznymi, ale niebezpiecznymi stworzeniami na wolności; dziwne, ale nieuchwytne i nie jest to coś, czym należy się martwić w życiu codziennym. Dla innych, zwłaszcza niektórych rolników w Indiach i Afryce, stanowią ciągłe i przerażające zagrożenie dla życia.

Jad powstały w wyniku ukąszeń węży jest przyczyną ponad 100 000 zgonów rocznie, a około 400 000 osób pozostaje trwale niepełnosprawnych. Śmiertelność jest szczególnie wyższa w krajach Afryki i Azji o niskich i średnich dochodach, przy czym w samych Indiach odnotowuje się oszałamiającą średnią wynoszącą 58 000 zgonów na rok. według raportu za 2020 rok. Jednak uznawana za „chorobę biednych ludzi” stosunkowo mniej uwagi poświęca się zniszczeniom spowodowanym ukąszeniami. W niektórych z tych krajów liczba ukąszeń węży jest niepokojąco wysoka, ale niewystarczający dostęp do odpowiedniej opieki zdrowotnej uniemożliwia szybkie i skuteczne leczenie, co prowadzi do nieproporcjonalnie większej liczby zgonów.

Sytuacja miała się poprawić w 2017 r., kiedy Światowa Organizacja Zdrowia (WHO) w końcu wkroczyła, aby ostrzec świat o jednym z największych ukrytych kryzysów zdrowotnych. Oficjalnie sklasyfikowano ukąszenie węży jako zaniedbaną chorobę tropikalną o najwyższym priorytecie.

Zwierzęta w środku

Poważnym problemem jest to, że obecny proces wytwarzania antytoksyny jest przestarzały: polega na wstrzykiwaniu jadu węża dużym zwierzętom, takim jak konie, i pobieraniu krwi zwierząt w celu uzyskania przeciwciał wytwarzanych przeciwko jadowi.

Ale krew koni może zawierać także przeciwciała przeciwko innym mikroorganizmom, nawet przeciwko innym składnikom jadu, które nie są szkodliwe dla ludzi. Zatem tylko część przeciwciał w antytoksynach jest użyteczna dla ludzi, co prowadzi do większej zmienności i konieczności stosowania większych dawek.

Ponadto, ponieważ przeciwciała te są wytwarzane przez inne zwierzę, ryzyko wystąpienia u ludzi reakcji niepożądanej lub alergicznej na te antytoksyny jest również większe.

Różnorodne jady

Kierowana tymi obawami grupa naukowców – część konsorcjum finansowanego przez Wellcome Trust – zdecydowała się pominąć zwierzęta i zamiast tego zastosować ludzkie przeciwciała. Wykorzystując toksynę występującą u wielu rodzajów węży, syntetycznie opracowali ludzkie przeciwciało przeciwko tej toksynie o szerokim zastosowaniu. Wyniki ich badań opublikowano niedawno w czasopiśmie Naukowa medycyna translacyjna.

„Jady węży w Indiach są tak różnorodne, że jady tego samego gatunku w różnych regionach nie mogą zostać zneutralizowane tą samą antytoksyną” – Kartik Sunagar, kierownik laboratorium Evolutionary Venomics w Indyjskim Instytucie Nauki w Bengaluru i jeden z – twierdzą główni autorzy badania.

„Nawet w tym samym położeniu geograficznym, jeśli spojrzysz na osobniki tego samego gatunku, antytoksyna może zneutralizować tylko niektóre jady, inne nie. Istnieje duża różnorodność jadów, dlatego chcieliśmy znaleźć rozwiązanie, które mogłoby działać w różnych regionach i gatunkach”.

Badanie przesiewowe miliardów przeciwciał

Naukowcy skupili się na toksynach trójpalczastych (3FTx) — jednym z najpowszechniejszych i najbardziej śmiercionośnych składników jadów elapidów. Elapidy to główna rodzina węży istotna z medycznego punktu widzenia, do której należą kobry, kraity i mamby.

Naukowcy skupili się na α-neurotoksynach, specyficznej klasie 3FTx, których celem są receptory w ludzkich komórkach nerwowych i mięśniowych. Toksyny te uniemożliwiają receptorom reagowanie na acetylocholinę, neuroprzekaźnik zaangażowany w przenoszenie sygnałów z neuronów do mięśni, co prowadzi do paraliżu, niezdolności do oddychania, a ostatecznie do śmierci.

Joseph Jardine, ekspert ds. przeciwciał w Instytucie Badawczym Scripps w Kalifornii, kierował wstępnymi pracami polegającymi na „znajdowaniu igły w stogu siana”, tj. znalezieniu najlepszego przeciwciała, które mogłoby ukierunkować toksyny spośród miliardów dostępnych ludzkich przeciwciał.

Naukowcy najpierw zsyntetyzowali w laboratorium warianty interesującej ich toksyny, zwane długołańcuchowymi 3FTx (3FTx-L, rodzaj trójpalczastych α-neurotoksyn). Następnie przeszukali miliardy ludzkich przeciwciał wyrażanych na powierzchni komórek drożdży pod kątem tych, które najlepiej wiążą się z toksynami objętymi badaniem. Ten dobór przeciwciał znacznie przekracza dowolną liczbę przeciwciał, jaką układ odpornościowy zwierzęcia mógłby wytworzyć w odpowiedzi na jad. Po wielu rundach stworzyli krótką listę przeciwciał, które w szerokim zakresie reagowały z większością stosowanych przez nich wariantów 3FTx.

Wszystkie oprócz kobry królewskiej

Następnie grupa Nicholasa Casewella z Liverpool School for Tropical Medicine w Wielkiej Brytanii przetestowała przeciwciała in vitro w komórkach ludzkich, aby zobaczyć, które z nich najlepiej neutralizują toksyny. Ten krok doprowadził ich do przeciwciała, które nazwali 95Mat5.

Na koniec grupa dr Sunagara przetestowała 95Mat5 na żywo u myszy, aby sprawdzić, czy to szeroko neutralizujące przeciwciało może pomóc w ochronie przed śmiertelnymi dawkami α-bungarotoksyny, 3FTx-L u wysoce jadowitych kraitów wielopasmowych. Wstrzyknęli także myszom cały jad kobry królewskiej, mamby czarnej i kobry jednokołowej – wszystkich różnych węży elapidowych z Azji i Afryki, z jadem zawierającym warianty 3FTx-L – i przetestowali, aby sprawdzić, jak ich przeciwciała działają przeciwko nim.

Odkryli, że 95Mat5 działa dobrze na wszystkie jady węży, chroniąc myszy przed śmiercią, z wyjątkiem jadu kobry królewskiej, w przypadku którego przeciwciało opóźnia śmierć, ale nie może zapobiec śmierci.

„Byliśmy zaskoczeni wynikami badania mamby czarnej, gdzie 3FTx-L stanowi zaledwie 17% całkowitego składu jadu. Wyeliminowując tę ​​jedną toksynę, byliśmy w stanie w pełni chronić myszy przed innymi toksynami zawartymi w jadzie, co może mieć efekt synergistyczny” – powiedziała Irene Khalek, naukowiec z Instytutu Badawczego Scripps i jedna z autorek badania.

„Niemożliwe” znalezisko

„Badanie zostało naprawdę dobrze przeprowadzone i spodziewam się, że przeciwciało mogłoby zostać wykorzystane jako ważny składnik przyszłych antytoksyny przeciwko mambom i kobram w Afryce i Azji” – Andreas Hougaard Laustsen-Kiel, kierownik Laboratorium Farmakologii Tropikalnej w Uniwersytecie Uniwersytet Techniczny w Danii, powiedział.

Dr Laustsen-Kiel brała udział w innym badaniu, opublikowanym w: Komunikacja przyrodnicza w zeszłym roku, kiedy grupa naukowców odkryła podobne przeciwciało o szerokim spektrum neutralizującym przeciwko długołańcuchowym α-neurotoksynom pochodzącym od węży.

„Ponieważ jad węży jest tak złożony, pomyślałbym, że niemożliwe jest stworzenie przeciwciała, które mogłoby znokautować cały jad” – powiedział dr Sunagar.

Bliżej rozwiązania uniwersalnego

W bieżącym badaniu naukowcy znaleźli jeden powód, dla którego ich przeciwciało działało tak dobrze przeciwko badanym toksynom: struktury krystaliczne wariantów przeciwciał 96Mat5 i 3FTx-L ujawniły, że przeciwciało wiązało toksynę dokładnie tam, gdzie toksyna związałaby swój cel receptor w ludzkich komórkach nerwowych i mięśniowych. Naśladując interakcję receptor-toksyna, przeciwciało może usunąć toksyny z receptorów i zapobiec ich śmiertelnemu działaniu.

Obecne przeciwciało dobrze działa przeciwko specyficznemu rodzajowi toksyny występującej w jadzie wielu niebezpiecznych węży, ale jest także małym pierwszym krokiem w kierunku uniwersalnej antytoksyny. Naukowcy stwierdzili, że zależy im na odkryciu specyficznych przeciwciał, takich jak te, przeciwko toksynom zawartym również w jadach innych węży, na przykład u żmij.

„Musimy odkryć przeciwciała dla kilku innych toksyn, a wtedy będziemy mogli opracować uniwersalne rozwiązanie dla większości węży na świecie” – powiedział dr Sunagar.

Rohini Subrahmanyam jest niezależną dziennikarką.

• Jad powstały w wyniku ukąszeń węży jest przyczyną ponad 100 000 zgonów rocznie, a około 400 000 osób pozostaje trwale niepełnosprawnych. Śmiertelność jest szczególnie wyższa w krajach Afryki i Azji o niskich i średnich dochodach, przy czym w samych Indiach odnotowuje się oszałamiającą średnią wynoszącą 58 000 zgonów na rok. według raportu za 2020 rok.

• Naukowcy skupili się na toksynach trójpalczastych (3FTx) — jednym z najpowszechniejszych i najbardziej śmiercionośnych składników jadów elapidów. Elapidy to główna rodzina węży istotna z medycznego punktu widzenia, do której należą kobry, kraity i mamby.

• Obecne przeciwciało dobrze działa przeciwko specyficznemu rodzajowi toksyny występującej w jadzie wielu niebezpiecznych węży, ale jest także małym pierwszym krokiem w kierunku uniwersalnej antytoksyny. Naukowcy stwierdzili, że zależy im na odkryciu specyficznych przeciwciał, takich jak te, przeciwko toksynom zawartym również w jadach innych węży, na przykład u żmij.