Команда біологів з Університету Меріленду описала стратегію створення нового типу протиотрути від укусів змій, спираючись на природний захист самих отруйних плазунів. У лабораторних експериментах білкові суміші, виділені з крові західної гримучої змії, виявилися приблизно у 10 разів потужнішими за один із наявних препаратів на основі антитіл овець. Про це йдеться в матеріалі SciTechDaily.
Отруйні змії мають власну «страховку» від випадкового самоотруєння: у їхній крові циркулюють білки, здатні блокувати токсини власної отрути. Дослідники під керівництвом Шона Б. Керролла (Sean B. Carroll), почесного професора біології, поєднали кілька таких природних інгібіторів із сироватки західної гримучої змії та перевірили їхню дію проти отрути різних небезпечних видів.
Чому нинішні протиотрути мають обмеження
Укуси отруйних змій належать до найбільш занедбаних тропічних хвороб. За оцінками ВООЗ, щороку вони призводять до смерті від 80 000 до 140 000 людей, а ще сотні тисяч отримують стійкі ушкодження. Найчастіше страждають мешканці сільських районів, де ефективну протиотруту важко дістати.
Сучасні препарати рятують життя, але їхнє виробництво дороге й складне. Великій тварині (наприклад, коню чи вівці) вводять зміїну отруту, потім з її крові виділяють антитіла, які й стають основою ліків. Такі сироватки можуть відрізнятися за якістю, не завжди однаково добре працюють проти різних видів отрути й іноді викликають серйозні імунні реакції.
Шукаючи альтернативу, Керролл і його колеги звернулися до природного захисту, який уже існує в крові самих змій.
Білки FETUA як «природна протиотрута»
Ще у 2022 році лабораторія Керролла описала частину цього механізму. Вони виявили білок FETUA-3, який блокує активність багатьох металопротеїназ — важливого сімейства токсинів у отруті західної гримучої змії. Той самий білок зв’язував і пригнічував токсини з отрути кількох інших видів гримучих змій.
Це підказало дослідникам, що еволюція вже створила ефективний захист від випадкового самоотруєння. Наступним кроком стало з’ясувати, як різні варіанти FETUA працюють разом.
У новій роботі Керролл разом із колегами, зокрема Елдою Санчес (Elda Sánchez) з Національного центру дослідження природних токсинів Техаського університету A&M у Кінгсвіллі, оцінили внесок окремих білків FETUA. Виявилося, що кожен з них дає лише частковий захист: один зменшує кровотечу, інший гальмує ферментативну активність токсинів, але жоден поодинці не запобігає смерті після дії отрути.
Комбінації білків у 10 разів ефективніші за сироватку
Коли ж дослідники поєднали кілька FETUA-білків, захисний ефект різко посилився. Оптимізовані суміші значно краще нейтралізували ушкодження, спричинені отрутою.
У лабораторних тестах такі комбінації:
- виявилися приблизно у 10 разів потужнішими за наявну протиотруту проти гримучих змій, отриману від овець;
- повністю блокували смертельну дію отрути гримучих змій;
- забезпечили широкий захист проти отрути кількох видів гадюк, включно з тими, що розійшлися в еволюції мільйони років тому.
При цьому одна зміїна отрута може містити близько 100 різних токсичних білків із кількох родин, а їхній точний склад змінюється від виду до виду. Тому підбір найкращих комбінацій інгібіторів залишається складним завданням. Як зазначає Керролл, «інгредієнти вже є, потрібно лише продовжувати тестувати різні суміші».
Той факт, що частини цих інгібіторів зберігалися практично незмінними понад 50 мільйонів років еволюції змій, свідчить про реальну й постійну загрозу самоотруєння для цих тварин. Як саме змії наражаються на власну отруту — через тканини ротової порожнини, поїдання отруєної здобичі, канібалізм чи всі ці шляхи разом — досі не з’ясовано.
Крок до універсальніших і дешевших протиотрут
Поточна робота зосереджена на токсинах-металопротеїназах. Тепер команда застосовує той самий підхід, щоб створити інгібітори для інших великих родин отрутних білків.
За словами Керролла, дослідники вже «дуже близькі» до ефективних рішень проти трьох основних сімейств токсинів у гадюк. Отримані результати разом з поточними експериментами дають їм упевненість, що рекомбінантні, тобто лабораторно вироблені, протиотрути на основі природних білків цілком досяжні.
Ймовірно, першими новий підхід випробують у ветеринарії, а вже потім — у лікуванні людей після укусів змій. На думку Керролла, наступне покоління протиотрут може:
- захищати від ширшого спектра отрут;
- бути безпечнішим для пацієнтів;
- коштувати дешевше й простіше вироблятися у великих масштабах, ніж нинішні препарати на основі антитіл.
Дослідник припускає, що такі засоби можна буде виробляти у дуже великих обсягах і таким чином суттєво зменшити глобальний тягар укусів отруйних змій. Робота демонструє, що ключ до ефективнішої протиотрути весь цей час уже був у самих змій.