Στη μελέτη οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν τοξίνες που παράγονται στο εργαστήριο για να εξετάσουν δισεκατομμύρια διαφορετικά ανθρώπινα αντισώματα και να εντοπίσουν ένα που μπορεί να εμποδίσει τη δράση τους.
Αυτό είναι ένα μεγάλο βήμα προς την ανάπτυξη ενός καθολικού ορού για το δηλητηριώδες δάγκωμα φιδιών όλων των ειδών.
«Αυτό το αντίσωμα δρα ενάντια σε μια από τις κύριες τοξίνες που βρίσκονται σε πολλά είδη φιδιών προκαλώντας δεκάδες χιλιάδες θανάτους κάθε χρόνο», λέει ο ανώτερος συγγραφέας Joseph Jardine, PhD , επίκουρος καθηγητής ανοσολογίας και μικροβιολογίας στο Scripps Research στις ΗΠΑ. «Αυτό θα μπορούσε να είναι απίστευτα πολύτιμο για τους ανθρώπους σε χώρες χαμηλού και μεσαίου εισοδήματος που έχουν το μεγαλύτερο βάρος θανάτων και τραυματισμών από δαγκώματα φιδιών».
Περισσότεροι από 100.000 άνθρωποι ετησίως, κυρίως στην Ασία και την Αφρική, πεθαίνουν από δάγκωμα φιδιού, γεγονός που το καθιστά πιο θανατηφόρο ακόμη και από τις περισσότερες παραμελημένες τροπικές ασθένειες. Τα τρέχοντα αντίδοτα παράγονται με ανοσοποίηση ζώων με δηλητήριο φιδιού και το καθένα λειτουργεί εναντίον μόνο ενός είδους φιδιού. Αυτό σημαίνει ότι πρέπει να παρασκευαστούν πολλά διαφορετικά αντίδοτα για την αντιμετώπιση των δαγκωμάτων από φίδια στις διάφορες περιοχές.
Ο Jardine και οι συνεργάτες του είχαν μελετήσει προηγουμένως πώς μπορούν να λειτουργήσουν ευρέως εξουδετερωτικά αντισώματα κατά του ιού της ανθρώπινης ανοσοανεπάρκειας (HIV) στοχεύοντας περιοχές του ιού που δεν μπορούν να μεταλλαχθούν.
Συνειδητοποίησαν ότι η πρόκληση της εύρεσης ενός καθολικού αντίδοτου για το δάγκωμα φιδιού ήταν παρόμοια με την αναζήτησή τους για ένα εμβόλιο για τον HIV.
Ακριβώς όπως οι ταχέως εξελισσόμενες πρωτεΐνες του HIV παρουσιάζουν μικρές διαφορές μεταξύ τους, τα διαφορετικά δηλητήρια φιδιών έχουν αρκετές παραλλαγές ώστε ένα αντίσωμα που δεσμεύεται σε μία γενικά δεν δεσμεύεται σε άλλες.
Αλλά όπως και ο HIV, οι τοξίνες των φιδιών έχουν επίσης σταθερές περιοχές που δεν μπορούν να μεταλλαχθούν και έτσι ένα αντίσωμα που θα στοχεύει αυτές θα μπορούσε ενδεχομένως να λειτουργήσει εναντίον όλων των παραλλαγών αυτής της τοξίνης.
Στη εργασία, ο Jardine και οι συνάδελφοί του απομόνωσαν και σύγκριναν πρωτεΐνες από δηλητήριο μιας ποικιλίας φιδιών της οικογένειας Elapidae συμπεριλαμβανομένων του μάμπα, της κόμπρας και του kraits (βούγγαρος) και διαπίστωσαν ότι ένας τύπος πρωτεΐνης που ονομάζεται τοξίνη με τα τρία δάχτυλα (3FTx), που υπάρχει σε όλα τα φίδια της οικογένειας Elapidae και είναι υπεύθυνη για την παράλυση ολόκληρου του σώματος, αποτελεί ιδανικό θεραπευτικό στόχο.
Με σκοπό την ανακάλυψη ενός αντισώματος για τον αποκλεισμό της 3FTx, οι ερευνητές δημιούργησαν μια καινοτόμο πλατφόρμα που εισήγαγε γονίδια για 16 διαφορετικές 3FTx σε κύτταρα θηλαστικών, τα οποία στη συνέχεια παρήγαγαν τις τοξίνες στο εργαστήριο. Στη συνέχεια, η ομάδα στράφηκε σε περισσότερα από πενήντα δισεκατομμύρια διαφορετικά ανθρώπινα αντισώματα και ξεχώρισε ένα που είχε τις ισχυρότερες αλληλεπιδράσεις με όλες τις παραλλαγές τοξινών, το οποίο ονομάστηκε 95Mat5.
Η ομάδα των επιστημόνων δοκίμασε την επίδραση του 95Mat5 σε ποντίκια στα οποία χορηγήθηκαν τοξίνες από το φίδι krait, από την ινδική και τη βασιλική κόμπρα και από τη μαύρη μάμπα με ένεση, και διαπίστωσε πως όχι μόνο προστατεύτηκαν από το θάνατο, αλλά και από την παράλυση.
Όταν οι ερευνητές μελέτησαν ακριβώς πώς το 95Mat5 ήταν τόσο αποτελεσματικό στο να μπλοκάρει τις παραλλαγές 3FTx, ανακάλυψαν ότι το αντίσωμα μιμείται τη δομή της ανθρώπινης πρωτεΐνης με την οποία συνήθως συνδέεται η 3FTx.
Είναι ενδιαφέρον ότι τα ευρείας δράσης αντισώματα HIV που έχει μελετήσει προηγουμένως ο Jardine λειτουργούν επίσης μιμούμενα μια ανθρώπινη πρωτεΐνη.
«Είναι απίστευτο ότι για δύο εντελώς διαφορετικά προβλήματα, το ανθρώπινο ανοσοποιητικό σύστημα συγκλίνει σε μια πολύ παρόμοια λύση», λέει ο Jardine. «Ήταν επίσης συναρπαστικό να βλέπουμε ότι μπορέσαμε να φτιάξουμε εξ ολοκλήρου συνθετικά ένα αποτελεσματικό αντίσωμα, καθώς δεν ανοσοποιήσαμε κανένα ζώο ούτε χρησιμοποιήσαμε φίδια».
Ενώ το 95Mat5 είναι αποτελεσματικό εναντίον του δηλητηρίου όλων των φιδιών της οικογένειας Elapidae δεν εμποδίζει το δηλητήριο της οχιάς, της δεύτερης ομάδας δηλητηριωδών φιδιών.
Η ομάδα του Jardine επιδιώκει τώρα να αναπτύξει ευρέως εξουδετερωτικά αντισώματα εναντίον μιας άλλης τοξίνης των φιδιών της οικογένειας Elapidae, καθώς και εναντίον δύο τοξινών οχιάς. Υποψιάζονται ότι ο συνδυασμός του 95Mat5 με αυτά τα άλλα αντισώματα θα μπορούσε να προσφέρει ευρεία προστασία από πολλά ή από όλα τα δηλητήρια φιδιών.
«Πιστεύουμε ότι ένα κοκτέιλ αυτών των τεσσάρων αντισωμάτων θα μπορούσε δυνητικά να λειτουργήσει ως καθολικό αντίδοτο εναντίον οποιουδήποτε επικίνδυνου φιδιού στον κόσμο», λέει ο Khalek.
Το αντίσωμα, το οποίο προστάτεψε τα ποντίκια στο εργαστήριο από το θανατηφόρο δηλητήριο φιδιών παρουσιάστηκε στο Science Translational Medicine .
