Το δάγκωμα από δηλητηριώδες φίδι δεν είναι απλώς μια κατάσταση έκτακτης ανάγκης που χρήζει άμεσης ιατρικής αντιμετώπισης, είναι μια από τις πιο παραμελημένες κρίσεις στο πεδίο της υγείας στον κόσμο. Μεταξύ των 21 παραμελημένων τροπικών νόσων (Neglected tropical diseases, NTDs) που αναγνωρίζονται από τον Παγκόσμιο Οργανισμό Υγείας, το δηλητήριο φιδιού από μόνο του σκοτώνει περισσότερους ανθρώπους από ό,τι οι υπόλοιπες 20 παραμελημένες τροπικές νόσοι μαζί. Κάθε χρόνο περίπου 2,5 εκατομμύρια άνθρωποι δαγκώνονται από επικίνδυνα φίδια, γεγονός που μεταφράζεται σε πάνω από 100.000 θανάτους και σε αρκετές εκατοντάδες χιλιάδες ακρωτηριασμούς ή άλλες μόνιμες αναπηρίες.
Από όλες τις ηπείρους η Αφρική κουβαλά ένα σημαντικό βάρος. Εκτιμάται ότι περισσότερα από 300.000 δαγκώματα φιδιών συμβαίνουν ετησίως σε αυτήν την περιοχή, προκαλώντας περισσότερους από 7.000 θανάτους και 10.000 ακρωτηριασμούς, αν και τα πραγματικά νούμερα μπορεί να είναι έως και 5 φορές υψηλότερα.
Επί του παρόντος, η μόνη θεραπεία για την δηλητηρίαση από δάγκωμα φιδιού είναι τα αντίδοτα που προέρχονται από το πλάσμα υπερ-ανοσοποιημένων μεγάλων ζώων, όπως τα άλογα. Αν και είναι σωτήρια, αυτά τα αντίδοτα διαφέρουν από παρτίδα σε παρτίδα, έχουν υψηλό κόστος παραγωγής, μερικές φορές περιορισμένη αποτελεσματικότητα μεταξύ των ειδών (δηλαδή, περιορισμένη πολυδύναμη δράση) και ενέχουν τον κίνδυνο πρόκλησης ανοσολογικών ανεπιθύμητων αντιδράσεων.
Επιπλέον, επειδή τα υπάρχοντα αντίδοτα μπορεί να περιέχουν ποσότητα μόλις 10% του δραστικού συστατικού δηλαδή, αντισώματα που εξουδετερώνουν ειδικά τις τοξίνες του δηλητηρίου, απαιτείται η χορήγηση μεγάλων δόσεων, αυξάνοντας το κόστος θεραπείας. Τα τρέχοντα αντίδοτα συχνά αποτυγχάνουν επίσης να αποτρέψουν τοπικές βλάβες στους ιστούς (νέκρωση του δέρματος) εξαιτίας των δηλητηρίων, γεγονός που αφήνει πολλούς επιζώντες ανάπηρους για μια ζωή.
Μια ομάδα επιστημόνων από το Τεχνολογικό Πανεπιστήμιο της Κοπεγχάγης έχοντας επίγνωση αυτής της τεράστιας ανεκπλήρωτης ιατρικής ανάγκης που σχετίζεται με τη δηλητηρίαση από δάγκωμα φιδιού, αναρωτήθηκε αν η σύγχρονη βιοτεχνολογία θα μπορούσε να βοηθήσει στην ανάπτυξη μιας νέας γενιάς θεραπειών που είναι ασφαλέστερες, που καλύπτουν ένα ευρύτερο φάσμα ειδών φιδιών και που είναι οικονομικά προσιτές στις ανθρώπινες κοινότητες που διατρέχουν τον μεγαλύτερο κίνδυνο.
Η ομάδα με τη μελέτη της που δημοσιεύτηκε πρόσφατα στο Nature απάντησε ακριβώς σε αυτό το ερώτημα. Συνδυάζοντας μόνο οκτώ νανοσώματα (μικροσκοπικά θραύσματα αντισωμάτων που προέρχονται από τα καμηλοειδή αλπακά και λάμα), οι επιστήμονες δημιούργησαν ένα ανασυνδυασμένο αντίδοτο που παρέχει κάλυψη σε ολόκληρη την ήπειρο και προστατεύει από το δηλητήριο που έχουν τα 17 από τα 18 πιο επικίνδυνα φίδια (κόμπρες, μάμπα και το rinkhals) της Αφρικής. Το τελευταίο είναι ένα είδος δηλητηριώδους φιδιού της νότιας Αφρικής που μοιάζει με κόμπρα αλλά δεν είναι αληθινή κόμπρα. Για να αμυνθεί εκτοξεύει (φτύνει) το δηλητήριό του στοχεύοντας συχνά στα μάτια και προκαλώντας έντονο πόνο και προσωρινή τύφλωση. Έχει επίσης την ικανότητα να προσποιείται το νεκρό για να αμυνθεί.
Σε προκλινικές μελέτες, αυτό το προσεκτικά σχεδιασμένο μείγμα νανοσωμάτων όχι μόνο απέτρεψε τον θάνατο, αλλά μείωσε και τη σοβαρή βλάβη των ιστών που συχνά οδηγεί σε ακρωτηριασμό. Αυτά τα αποτελέσματα έρχονται να αμφισβητήσουν έναν αιώνα υποθέσεων ότι είναι αδύνατον να προστατευτούμε από πολλαπλά δηλητήρια χρησιμοποιώντας κάτι απλούστερο από τον αντιορό που προέρχεται από τα άλογα.
«Για πρώτη φορά καταδείξαμε ότι ένα πλήρως ανασυνδυασμένο αντίδοτο που αποτελείται από ένα καθορισμένο μείγμα οκτώ νανοσωμάτων μπορεί να προστατεύσει σχεδόν από όλα τα πιο θανατηφόρα είδη ελαπιδών στην Αφρική, συμπεριλαμβανομένων της κόμπρας και της μάμπα», σχολιάζει αποκλειστικά στο Dnews o Andreas Hougaard Laustsen-Kiel, καθηγητής στο Τμήμα Βιολογικής Μηχανικής, Βιοτεχνολογίας και Βιοϊατρικής στο Τεχνολογικό Πανεπιστήμιο της Κοπεγχάγης, που ηγήθηκε της μελέτης.
Επιστημονική και ηθική πρόκληση
Σύμφωνα με τη μελέτη, στην Αφρική κατοικούν πολλά είδη δηλητηριωδών φιδιών, που ανήκουν κυρίως στις οικογένειες των οχιών ή των ελαπιδών. Ωστόσο, πολλά από αυτά δεν παρουσιάζουν κανένα ή ελάχιστο ιατρικό ενδιαφέρον. Όπως περιγράφεται από τον Παγκόσμιο Οργανισμό Υγείας (ΠΟΥ), στην υποσαχάρια Αφρική υπάρχουν συνολικά 18 φίδια ελαπίδες που μπορούν να θεωρηθούν τα πιο επικίνδυνα για τον άνθρωπο (4 είδη μάμπα, 1 είδος ρινκχάλ και 13 είδη κόμπρας). Οι κλινικές εκδηλώσεις που προκαλεί το δηλητήριο ποικίλλουν σημαντικά μεταξύ αυτών των ειδών φιδιών. Μερικά είδη προκαλούν κυρίως νευροτοξικά συμπτώματα, ενώ άλλα προκαλούν κυρίως σοβαρή τοπική βλάβη στους ιστούς. Η εξουδετέρωση αυτού του ευρέος φάσματος τοξικών επιδράσεων είναι επομένως μια πολύπλοκη διαδικασία.
«Τα περισσότερα θύματα ζουν σε αγροτικές περιοχές με χαμηλό εισόδημα όπου η πρόσβαση σε αποτελεσματική θεραπεία είναι περιορισμένη. Επομένως, η ανάπτυξη καλύτερων, πιο προσβάσιμων αντίδοτων δεν είναι μόνο μια επιστημονική πρόκληση αλλά και μια ηθική», λέει ο καθηγητής Kiel.
Οι επιστήμονες για να αναπτύξουν το αντίδοτο χαρτογράφησαν τις τοξίνες ενδιαφέροντος και στη συνέχεια εφάρμοσαν μια τεχνολογία που ονομάζεται ‘τεχνολογία εμφάνισης φάγων’ για να βρουν νανοσώματα που συνδέονται όχι μόνο με μία αλλά με πολλαπλές παρόμοιες τοξίνες από τα δηλητήρια διαφορετικών ειδών φιδιών. Δοκίμασαν περισσότερα από 1500 νανοσώματα προτού περιοριστούν σε αυτά που έδειξαν την ισχυρότερη και ευρύτερη σύνδεση με πολλαπλές τοξίνες από την ίδια οικογένεια τοξινών. Στη συνέχεια, αξιολόγησαν τα περισσότερο υποσχόμενα νανοσώματα in vitro και in vivo για να εντοπίσουν αυτά που εξουδετερώνουν ευρύτερα και με βάση αυτά τα αποτελέσματα, σχεδίασαν ένα μείγμα οκτώ νανοσωμάτων που πίστευαν ότι είχαν μια καλή πιθανότητα να εξουδετερώσουν ένα αξιοσημείωτα ευρύ φάσμα δηλητηρίων φιδιών.
Στη συνέχεια συνδύασαν τα οκτώ αυτά τα νανοσώματα σε ένα καθορισμένο ολιγοκλωνικό μείγμα και παρήγαν ένα πειραματικό πολυδύναμο ανασυνδυασμένο αντίδοτο που μπορούσε να εξουδετερώσει επτά οικογένειες ή υποοικογένειες τοξινών. Αυτό το αντίδοτο απέτρεψε in vivo αποτελεσματικά την προκαλούμενη θνησιμότητα από το δηλητήριο 17 ειδών αφρικανικών φιδιών ελαπιδών και μείωσε σημαντικά την προκαλούμενη νέκρωση του δέρματος από όλα τα κυτταροτοξικά δηλητήρια που εξετάστηκαν. Το ανασυνδυασμένο αντίδοτο είχε καλύτερη απόδοση από ένα κοινό αντίδοτο και ως εκ τούτου παρουσιάζει σημαντικές προοπτικές για ολοκληρωμένη προστασία από σχεδόν όλες τις δηλητηριώδεις αφρικανικές ελαπίδες.
«Τα ευρήματά μας δείχνουν πώς η σύγχρονη βιοτεχνολογία μπορεί να αρχίσει να αντιμετωπίζει μια από τις παλαιότερες και πιο επίμονες ιατρικές προκλήσεις στις τροπικές περιοχές και πώς οι σύγχρονες προσεγγίσεις μπορούν να αποφέρουν μια εκπληκτικά απλή θεραπευτική λύση σε προβλήματα τόσο περίπλοκα όσο το δηλητηριώδες δάγκωμα φιδιού», προσθέτει ο Kiel.
Ποντίκια που διαφορετικά θα είχαν υποκύψει σε θανατηφόρες δόσεις δηλητηρίων επέζησαν λαμβάνοντας θεραπεία με το μείγμα νανοσωμάτων, δείχνοντας συχνά κανένα ή μόνο μικρά παροδικά σημάδια τοξικότητας. Επιπλέον, όταν εκτέθηκαν σε κυτταροτοξικά δηλητήρια, τα ζώα που έλαβαν το ανασυνδυασμένο αντίδοτο εμφάνισαν σημαντικά μειωμένη ιστική βλάβη, δίνοντας την ελπίδα για μείωση των ακρωτηριασμών στο μέλλον.
Ένα πρώτο βήμα για ασφαλή και προσβάσιμη θεραπεία
Πέρα από την αποδεδειγμένη αποτελεσματικότητά του, το αντίδοτο που βασίζεται σε νανοσώματα υπόσχεται επίσης μεγαλύτερη ασφάλεια και σταθερότητα συγκριτικά με τα παραδοσιακά σκευάσματα που προέρχονται από άλογα. Τα ίδια τα νανοσώματα έχουν εξαιρετικό προφίλ ασφάλειας και, επειδή παράγονται ανασυνδυασμένα, κάθε παρτίδα μπορεί να παρασκευαστεί υπό ελεγχόμενες συνθήκες, χωρίς αποκλίσεις από παρτίδα σε παρτίδα.
Επιπλέον, τα νανοσώματα μπορούν να παρασκευαστούν σε μικροβιακά συστήματα, σε μεγάλη κλίμακα και οικονομικά αποδοτικότερά μέσα σε βιοαντιδραστήρες. Συνολικά, αυτά τα πλεονεκτήματα θα μπορούσαν να κάνουν μελλοντικά τα αντίδοτα πιο προσιτά και πιο προσβάσιμα από θύματα φιδιών σε περιοχές με χαμηλούς πόρους όπου είναι περισσότερο απαραίτητα.
«Αυτό το έργο αντιπροσωπεύει ένα σημαντικό επιστημονικό βήμα, καθώς δεν παρέχει μόνο μια απόδειξη επί της αρχής, αλλά ένα πραγματικό προϊόν έτοιμο για χρήση, που θα μπορούσε να κλιμακωθεί και να ενταχθεί στην κλινική ανάπτυξη. Επίσης, αποτελεί απόδειξη της δύναμης της διεθνούς συνεργασίας, καθώς ενώνει ερευνητές από περισσότερες από 15 χώρες σε 4 ηπείρους», σημειώνει ο καθηγητής.
Ωστόσο, η ομάδα έχει μπροστά της σημαντικές προκλήσεις Από την προκλινική δοκιμή μιας ιδέας σε ποντίκια μέχρι την κλινικά εγκεκριμένη θεραπεία ο δρόμος είναι μακρύς. Τα νανοσωματίδια συνήθως έχουν σύντομο χρόνο ημιζωής στην κυκλοφορία, κάτι που μπορεί να απαιτεί υψηλές ή και επαναλαμβανόμενες δόσεις του αντιδότου, επομένως, ενδέχεται να χρειαστούν στρατηγικές για την παράταση του χρόνου ημιζωής τους. Ο χρόνος που το θύμα λαμβάνει τη θεραπεία έχει επίσης σημασία. Σε πραγματικές συνθήκες, οι ασθενείς συχνά φτάνουν στο νοσοκομείο αρκετές ώρες μετά από ένα δάγκωμα, άρα πρέπει να προσδιοριστεί ο χρόνος που παραμένει αποτελεσματικό το αντίδοτο. Επιπλέον, η παραγωγή σε κλίμακα, η διασφάλιση της σταθερότητας σε τροπικά κλίματα και η εισαγωγή σε ρυθμιστικές οδούς είναι κρίσιμες προκλήσεις που πρέπει να αντιμετωπιστούν πριν ένα ανασυνδυασμένο αντίδοτο φτάσει στους ασθενείς.
«Ωστόσο, ο απώτερος στόχος μας είναι σαφής!», λέει ο Kiel. «Στοχεύουμε σε ένα μέλλον όπου τα θύματα από δάγκωμα φιδιού οπουδήποτε θα μπορούν να έχουν πρόσβαση σε ασφαλή και αποτελεσματική θεραπεία και ελπίζουμε ότι τέτοιες εξελίξεις μπορούν να βοηθήσουν να γίνουν τα αντίδοτα πιο προσιτά και ευρύτερα διαθέσιμα».
Το μείγμα των οκτώ νανοσωμάτων που περιγράφεται στην εργασία είναι μόνο ένα πρώτο βήμα προς την επίτευξη αυτού του στόχου, αλλά καταδεικνύει ότι η σύγχρονη βιοτεχνολογία σπάει τα στερεότυπα και μπορεί να εξυπηρετήσει ακόμη και τα πιο παραμελημένα θύματα του κόσμου.
«Ελπίζω ότι θα υπάρξει μια μέρα που σπανίως θα χάνει κάποιος τη ζωή του ή ένα άκρο του από δάγκωμα φιδιού. Καλές θεραπείες θα είναι διαθέσιμες παντού και σε προσιτό κόστος για τα θύματα και για τα συστήματα υγειονομικής περίθαλψης», καταλήγει ο καθηγητής.
