Универсальное противоядие от смертельных змеиных токсинов разработали учёные

Исследователи из Scripps Research создали антитело, способное блокировать действие смертельных токсинов в яде самых разных змей, обитающих в Африке, Азии и Австралии.

Антитело, защитившее мышей от обычно смертельного яда таких змей, как чёрная мамба и королевская кобра, описано в Science Translational Medicine. В новой работе использовались лабораторные версии токсинов для скрининга миллиардов различных человеческих антител и выявления одного, способного блокировать их активность. Это большой шаг к созданию универсального противоядия, эффективного против яда всех змей.

"Это антитело действует против одного из основных токсинов, обнаруженных у многочисленных видов змей, которые ежегодно способствуют десяткам тысяч смертей", — говорит старший автор Джозеф Жардин. — "Это может быть невероятно ценно для людей в странах с низким и средним уровнем дохода, на которые приходится наибольшее бремя смертей и травм от укусов змей".

Более 100 000 человек в год, в основном в Азии и Африке, умирают от отравления змеиным ядом, что делает его более смертоносным, чем большинство забытых тропических болезней. Существующие противоядия производят путём иммунизации животных змеиным ядом, и каждое, как правило, работает только против одного вида змей. Это означает, что для лечения укусов в разных регионах необходимо производить множество различных антидотов.

Метод поиска антитела

В новой работе исследователи изолировали и сравнили ядовитые белки из различных аспидов — крупной группы ядовитых змей, включающей мамб, кобр и крайтов. Они обнаружили, что у белка типа трёхпальцевых токсинов (3FTx), присутствующего у всех аспидовых змей, есть небольшие участки, сходные у разных видов. Кроме того, белки 3FTx высокотоксичны и ответственны за паралич всего тела, что делает их идеальной мишенью для терапии.

Чтобы найти антитело, блокирующее 3FTx, учёные создали инновационную платформу: встроили гены 16 различных 3FTx в клетки млекопитающих, которые затем производили токсины в лаборатории. Затем команда обратилась к библиотеке из более чем 50 миллиардов различных человеческих антител и проверила, какие из них связываются с белком 3FTx от тайваньского крайта, который имел наибольшее сходство с другими белками 3FTx.

Это сузило поиск до примерно 3800 антител. Затем их протестировали на распознавание четырёх других вариантов 3FTx. Среди 30 антител, выявленных в этом скрининге, одно выделилось наиболее сильным взаимодействием со всеми вариантами токсинов: антитело под названием 95Mat5.

"Мы смогли сфокусироваться на очень небольшом проценте антител, которые были перекрёстно-реактивны для всех этих разных токсинов", — говорит первый автор Ирене Халек. — "Это было возможно только благодаря платформе, которую мы разработали для скрининга нашей библиотеки антител против нескольких токсинов параллельно".

Эффективность и механизм действия

Жардин, Халек и их коллеги протестировали действие 95Mat5 на мышах, которым вводили токсины тайваньского крайта, индийской очковой кобры, чёрной мамбы и королевской кобры. Во всех случаях мыши, одновременно получившие инъекцию 95Mat5, были защищены не только от смерти, но и от паралича.

Изучая, как именно 95Mat5 так эффективно блокирует варианты 3FTx, исследователи обнаружили, что антитело имитирует структуру человеческого белка, с которым 3FTx обычно связывается.

"Невероятно, что для двух совершенно разных проблем иммунная система человека нашла очень похожее решение", — говорит Жардин. — "Также было захватывающе увидеть, что мы можем создать эффективное антитело полностью синтетически — мы не иммунизировали никаких животных и не использовали никаких змей".

Перспективы

Хотя 95Mat5 эффективно против яда всех аспидов, оно не блокирует яд гадюк — второй группы ядовитых змей. Группа Жардина сейчас занимается поиском широко нейтрализующих антител против другого токсина аспидов, а также двух токсинов гадюк. Они полагают, что комбинация 95Mat5 с этими другими антителами может обеспечить широкую защиту от многих или даже всех змеиных ядов.

"Мы считаем, что коктейль из этих четырёх антител потенциально может работать как универсальное противоядие против любой медицински значимой змеи в мире", — говорит Халек.