Uusi kolmiosainen antimyrkkycocktail suojaa maailman tappavimmilta käärmeiltä

Uusi kolmiosainen antimyrkkycocktail suojaa maailman tappavimmilta käärmeiltä

Itse immunisoidun ihmisen ainutlaatuista immuunijärjestelmää käyttäen tutkijat kehittivät kolmiosaisen antimyrkyn, joka neutraloi maailman tappavimmat käärmeet ja tarjosi toivoa yleismaailmallisesta, turvallisemmasta ja helpommin saatavilla olevasta käärmeenbib-hoidosta.

Käyttämällä vasta-aineita ihmisluovuttajilta, joilla on itse aiheutettu hyperimmuniteetti käärmeen myrkkyä vastaan, tiedemiehet ovat kehittäneet tähän mennessä laajimmin käytetyn antimyrkyn. Hiirikokeissa se suojaa mustalta mambalta, kuningaskobralta ja tiikikäärmeiltä sekä useilta lääketieteellisesti tärkeiltä käärmeiltä Elapidae-heimossa. Kuvattu 2. toukokuuta Cell Press JournalissasoluAntivenom yhdistää suojaavat vasta-aineet ja pienimolekyylinen inhibiittori, mikä avaa tien yleismaailmalliseen antiseerumiin.

Tapa, jolla valmistamme antimyrkkyä, ei ole juurikaan muuttunut viime vuosisadalla. Tyypillisesti se käsittää hevosten tai lampaiden immunisoinnin yhden käärmelajin myrkkyllä ​​ja tuotettujen vasta-aineiden keräämisen. Vaikka tämä prosessi voi johtaa haitallisiin reaktioihin ei-ihmisvasta-aineille, ja hoidot ovat tyypillisesti laji- ja aluespesifisiä.

Tutkiessaan tapoja parantaa tätä prosessia, tutkijat tapasivat jonkun, jolla oli vaikutusta käärmeen neurotoksiinien vaikutuksiin. "Luovuttajalla oli satoja puremia ja ampumatarvikkeita lähes 18 vuoden ajan 16 erittäin tappavan käärmelajin annoksilla, jotka tavallisesti tappaisivat hevosen", sanoo ensimmäinen kirjoittaja Jacob Glanville, Centivax, Inc:n toimitusjohtaja.

Kun luovuttaja Tim Friede suostui osallistumaan tutkimukseen, tutkijat havaitsivat, että hän oli tuottanut useita käärmeen hermomyrkkyjä vastaan ​​tehokkaita vasta-aineita samanaikaisesti altistamalla itsensä eri käärmeiden myrkylle useiden vuosien ajan.

"Mikä luovuttajassa oli jännittävää, oli hänen ainutlaatuinen immuunihistoriansa", Glanville sanoo. "Tässä tapauksessa hän ei vain voinut tuottaa näitä laajalti neutraloivia vasta-aineita, vaan hän voisi myös johtaa laajakirjoiseen tai yleiseen antimyrköön."

Opintojen suunnittelu

Tiimi loi ensimmäistä kertaa testipaneelin antimyrkyn rakentamiseksi käyttämällä 19 Maailman terveysjärjestön kategorisista ja kahta tappavinta käärmettä Elapid-perheessä. Tämä ryhmä sisältää noin puolet kaikista myrkyllisistä lajeista, mukaan lukien korallikäärmeet, mambat, kobrat, taipaanit ja kriitit. Seuraavaksi tutkijat eristivät luovuttajan verestä kohdevasta-aineita, jotka reagoivat testatuista käärmelajeista löydettyjen hermomyrkkyjen kanssa. Vasta-aineet testattiin yksitellen hiirillä, jotka valittiin kustakin paneeliin kuuluvasta lajista. Tämä antoi tutkijoille mahdollisuuden luoda systemaattisesti cocktailin, joka sisältää minimaalisen mutta riittävän määrän komponentteja, jotta kaikki myrkyt tekisivät tehottomia.

Ryhmä muotoili seoksen, jossa oli kolme pääkomponenttia: kaksi luovuttajasta eristettyä vasta-ainetta ja pieni molekyyli. Ensimmäinen luovuttajavasta-aine, nimeltään LNX-D09, suojasi hiiriä tappavalta annokselta kaikilta kuudelta paneelissa esiintyvältä käärmelajilta. Antiseerumin vahvistamiseksi edelleen ryhmä lisäsi pienimolekyylisen varespladibin, tunnetun toksiinin estäjän, joka antoi suojan kolmea muuta lajia vastaan. Lopuksi he lisäsivät toisen luovuttajasta eristetyn vasta-aineen, nimeltään SNX-B03, joka laajensi suojaa koko paneelin läpi.

Rakennetutkimukset osoittivat, että nämä vasta-aineet sitoutuvat hermomyrkkyjen konservoituneisiin kohtiin ja estivät suoraan toksiinin vuorovaikutuksen kohteensa kanssa hermostossa, mikä on keskeinen syy niiden laajaan aktiivisuuteen.

"Kun pääsimme kolmeen komponenttiin, meillä oli dramaattisesti vertaansa vailla oleva täydellinen suoja 13 lajille 19 lajista ja sitten osittainen suoja jäljellä oleville, joita tarkastelimme", Glanville sanoo. "Katsoimme luetteloamme ja ajattelimme: "Mikä tämä neljäs agentti on? Ja jos voimme neutraloida sen, saamme lisäsuojaa?" Jopa ilman neljättä ainetta, heidän tulokset viittaavat siihen, että kolmiosainen cocktail voisi olla tehokas monia muita, ellei useimpia, huonoja käärmeitä vastaan, joita ei ole testattu tässä tutkimuksessa.

Tutkijat panivat merkille, että joissakin tapauksissa kaikki hiiret eivät selvinneet yli 24 tuntia, joskus johtuen pienimolekyylisen inhibiittorin varespladibin lyhyestä puoliintumisajasta, mikä saattaa vaatia hidastavia tai pidempään vaikuttavia vaihtoehtoja täydelliseen suojaukseen. Tämä korostaa, että vaikka cocktail tarjoaa vankan ja usein täydellisen suojan, lisäoptimointi voi parantaa sen tehokkuutta erityisesti haastavimmissa myrkkyissä.

Seuraavat vaiheet

Kun Antivenom-cocktail on osoittautunut tehokkaaksi hiirimalleissa, tiimi haluaa nyt testata sen tehokkuutta kentällä, alkaen Antivenom-koirille, jotka tuodaan käärmeenpuremalle eläinlääkäriklinikoihin Australiassa. Lisäksi he haluavat kehittää antimyrkkyä, joka kohdistuu toiseen suureen käärmeperheeseen, kyykäärmeisiin.

"Käännämme nyt kampea ja käytämme reagensseja tätä iteratiivista prosessia varten sanoaksemme, mikä on vähimmäiscocktail tarjotaksemme laajan suojan viperidien myrkkyä vastaan", sanoo johtava kirjoittaja Peter Kwong, Richard J. Stock lääketieteen professori Columbia University Vagelos College of Physicians and Surgeonsista ja entinen National Institute of Health of Health of Health of Health. "Harkitsemisen kohteena oleva lopputuote olisi yksi ainoa myrkkyvastainen cocktail, tai voisimme tehdä kaksi: yksi, joka koskee elapideja ja toinen viperidejä, koska joillakin alueilla maailmassa on vain jompaakumpaa."

Tällä hetkellä äskettäin kehitetty cocktail on tehokas Elapidae-heimossa, mutta ei vielä viperidikäärmeitä vastaan. Työ tämän lähestymistavan laajentamiseksi jatkuu.

Toinen päätavoite on lähestyä hyväntekeväisyyssäätiöitä, hallituksia ja lääkeyrityksiä tukemaan laajavaikutteisen antimyrkyn valmistusta ja kliinistä kehitystä. "Tämä on erittäin tärkeää, koska vaikka käärmedataa on miljoonia vuodessa, suurin osa niistä on kehitysmaissa, mikä vaikuttaa suhteettoman paljon maaseutuyhteisöihin", Glanville sanoo.

Tätä työtä tukivat National Institute of Allergy and Infectious Diseases of National Institutes of Health, National Institutes of Health Small Business Innovation Research Program ja Yhdysvaltain energiaministeriö.

Lähteet: