Nowy trzyczęściowy koktajl antytoksynowy chroni przed najbardziej śmiercionośnymi wężami świata

Nowy trzyczęściowy koktajl antytoksynowy chroni przed najbardziej śmiercionośnymi wężami świata

Wykorzystując unikalny układ odpornościowy samoimmunizowanego człowieka, naukowcy opracowali trzyskładnikową antytoksynę, która neutralizuje najbardziej śmiercionośne węże na świecie i daje nadzieję na uniwersalne, bezpieczniejsze i bardziej dostępne leczenie ślimaków wężowych.

Wykorzystując przeciwciała od ludzkiego dawcy z samouodpornieniem na jad węża, naukowcy opracowali najpowszechniej stosowaną jak dotąd antytoksynę. W eksperymentach na myszach chroni przed mambą czarną, kobrą królewską i wężami tygrysimi, a także kilkoma ważnymi z medycznego punktu widzenia wężami z rodziny Elapidae. Opisano 2 maja w Cell Press JournalkomórkaAntytoksyna łączy w sobie przeciwciała ochronne i drobnocząsteczkowy inhibitor, otwierając drogę do uniwersalnej surowicy odpornościowej.

Sposób wytwarzania antytoksyny nie zmienił się zbytnio w ciągu ostatniego stulecia. Zwykle polega na uodparnianiu koni lub owiec jadem jednego gatunku węża i zebraniu wytworzonych przeciwciał. Chociaż proces ten może prowadzić do niepożądanych reakcji na przeciwciała inne niż ludzkie, leczenie jest zazwyczaj specyficzne dla gatunku i regionu.

Badając sposoby usprawnienia tego procesu, naukowcy natknęli się na osobę, która miała wpływ na działanie neurotoksyn wężowych. „ Dawca miał setki ukąszeń i samookaleczeń przez prawie 18 lat, a w tym rosnące dawki 16 gatunków bardzo śmiercionośnych węży, które normalnie zabiłyby konia” – mówi pierwszy autor Jacob Glanville, dyrektor generalny Centivax, Inc.

Po tym, jak dawca Tim Friede zgodził się wziąć udział w badaniu, naukowcy odkryli, że wytworzył on przeciwciała skuteczne przeciwko wielu neurotoksynom węży jednocześnie, wystawiając się na jad różnych węży przez kilka lat.

„To, co najbardziej ekscytowało u dawcy, to jego wyjątkowa historia immunologiczna” – mówi Glanville. „W tym przypadku nie tylko mógłby wygenerować te przeciwciała o szerokim spektrum neutralizacji, ale mógłby także doprowadzić do powstania uniwersalnej antytoksyny o szerokim spektrum działania”.

Projekt badania

Zespół po raz pierwszy stworzył panel testowy do zbudowania antytoksyny, wykorzystując 19 gatunków węży kategorycznych Światowej Organizacji Zdrowia i 2 najbardziej śmiercionośne węże z rodziny Elapid. Do tej grupy należy około połowa wszystkich jadowitych gatunków, w tym węże koralowe, mamby, kobry, taipany i kriity. Następnie badacze wyizolowali z krwi dawcy docelowe przeciwciała, które zareagowały z neurotoksynami występującymi w badanych gatunkach węży. Przeciwciała testowano jedno po drugim na myszach wybranych z każdego gatunku uwzględnionego w panelu. Pozwoliło to naukowcom na systematyczne tworzenie koktajlu zawierającego minimalną, ale wystarczającą liczbę składników, aby wszystkie trucizny stały się nieskuteczne.

Zespół opracował mieszaninę składającą się z trzech głównych składników: dwóch przeciwciał wyizolowanych od dawcy i małej cząsteczki. Pierwsze przeciwciało dawcy, oznaczone jako LNX-D09, chroniło myszy przed śmiertelną dawką całego jadu sześciu gatunków węży obecnych w panelu. Aby jeszcze bardziej wzmocnić surowicę odpornościową, zespół dodał drobnocząsteczkowy varespladib, znany inhibitor toksyn, który zapewnia ochronę przed dodatkowymi trzema gatunkami. Na koniec dodali drugie przeciwciało wyizolowane od dawcy, zwane SNX-B03, które rozszerzyło ochronę na cały panel.

Badania strukturalne wykazały, że przeciwciała te wiążą się z konserwatywnymi miejscami neurotoksyn i bezpośrednio blokują interakcję toksyny z jej celem w układzie nerwowym, co jest kluczową przyczyną ich szerokiego działania.

„Zanim dotarliśmy do trzech komponentów, mieliśmy niespotykany dotąd zakres pełnej ochrony w przypadku 13 z 19 gatunków, a następnie częściowej ochrony w przypadku pozostałych gatunków, które analizowaliśmy” – mówi Glanville. „Spojrzeliśmy na naszą listę i pomyśleliśmy: «Kim jest ten czwarty agent? A jeśli uda nam się go zneutralizować, otrzymamy dalszą ochronę?». Nawet bez czwartego środka wyniki sugerują, że trzyczęściowy koktajl może być skuteczny przeciwko wielu innym, jeśli nie większości, złych węży, których nie testowano w tym badaniu.

Naukowcy zauważyli, że w niektórych przypadkach nie wszystkie myszy przeżyły dłużej niż 24 godziny, czasami ze względu na krótki okres półtrwania drobnocząsteczkowego inhibitora warespladibu, który dla pełnej ochrony może wymagać alternatywnych środków opóźniających lub dłużej działających. Podkreśla to, że chociaż koktajl zapewnia solidną i często pełną ochronę, dalsza optymalizacja może poprawić jego skuteczność, szczególnie w przypadku najtrudniejszych trucizn.

Następne kroki

Po wykazaniu skuteczności koktajlu Antivenom na modelach myszy zespół chce teraz przetestować jego skuteczność w terenie, zaczynając od preparatu Antivenom dla psów sprowadzanych do klinik weterynaryjnych ukąszeń węży w Australii. Ponadto chcą opracować antytoksynę ukierunkowaną na inną główną rodzinę węży, żmije.

„Teraz kręcimy korbą i wdrażamy odczynniki do tego iteracyjnego procesu, aby określić, jaki jest minimalny koktajl zapewniający szeroką ochronę przed jadem żmijowatych” – mówi główny autor Peter Kwong, profesor nauk medycznych Richarda J. Stocka na Uniwersytecie Columbia Vagelos College of Physicians and Surgeons, a wcześniej członek Narodowego Instytutu Zdrowia Zdrowia Zdrowia Zdrowia Zdrowia Zdrowia Zdrowia Zdrowia. „Rozważanym produktem końcowym byłby pojedynczy koktajl panantynomowy lub moglibyśmy przygotować dwa: jeden dla elapidów, a drugi dla żmijowatych, ponieważ w niektórych obszarach świata dostępny jest tylko jeden lub drugi”.

Obecnie nowo opracowany koktajl jest skuteczny w rodzinie Elapidae, ale jeszcze nie przeciwko wężom żmijowym. Trwają prace nad rozszerzeniem tego podejścia.

Drugim głównym celem jest zwrócenie się do fundacji filantropijnych, rządów i firm farmaceutycznych o wsparcie produkcji i rozwoju klinicznego antytoksyny o szerokim spektrum działania. „Ma to kluczowe znaczenie, ponieważ chociaż rocznie gromadzonych jest miliony danych na temat węży, większość z nich pochodzi z krajów rozwijających się, co nieproporcjonalnie wpływa na społeczności wiejskie” – mówi Glanville.

Prace te były wspierane przez Narodowy Instytut Alergii i Chorób Zakaźnych Narodowego Instytutu Zdrowia, Program badawczy dotyczący innowacji w małych przedsiębiorstwach Narodowego Instytutu Zdrowia oraz Departament Energii Stanów Zjednoczonych.

Źródła: