(CNN) Wenn Sie das Pech haben, von einer Giftschlange in die Zange genommen zu werden, ist Ihre beste Hoffnung ein Gegengift, das seit viktorianischen Zeiten auf die gleiche Weise hergestellt wird.

Dabei wird Schlangengift von Hand gemolken und Pferden oder anderen Tieren in kleinen Dosen injiziert, um eine Immunreaktion hervorzurufen. Dem Tier wird Blut abgenommen und gereinigt, um Antikörper zu gewinnen, die gegen das Gift wirken.

Die Herstellung von Gegengift auf diese Weise kann sehr unübersichtlich und sogar gefährlich werden. Das Verfahren ist fehleranfällig und mühsam, und das fertige Serum kann schwerwiegende Nebenwirkungen haben.

Fachleute fordern seit langem bessere Möglichkeiten zur Behandlung von Schlangenbissen, an denen täglich etwa 200 Menschen sterben.

Jetzt – endlich – wenden Wissenschaftler die Stammzellenforschung und die Genomkartierung auf dieses lange ignorierte Forschungsgebiet an. Sie hoffen, damit die Herstellung von Gegengift ins 21. Jahrhundert zu bringen und letztlich jedes Jahr Tausende, wenn nicht Hunderttausende von Leben zu retten.

Forscher in den Niederlanden haben im Labor mit Hilfe von Stammzellen giftproduzierende Drüsen der Kap-Korallenschlange und acht weiterer Schlangenarten erzeugt. Die Toxine, die von den 3D-Miniaturnachbildungen der Schlangendrüsen produziert werden, sind nahezu identisch mit dem Schlangengift, teilte das Team am Donnerstag mit.

In einem parallelen Durchbruch haben Wissenschaftler in Indien das Genom der indischen Kobra sequenziert, einer der „großen vier“ Schlangen des Landes, die für die meisten der 50.000 Schlangenbiss-Todesfälle pro Jahr in Indien verantwortlich ist.

„Sie haben das Spiel wirklich vorangebracht“, sagte Nick Cammack, Leiter des Teams für Schlangenbisse bei der britischen medizinischen Forschungsorganisation Wellcome. „

Vom Krebs zum Schlangengift

Hans Clevers, der Leiter des Hubrecht-Instituts für Entwicklungsbiologie und Stammzellenforschung in Utrecht, hätte nie erwartet, dass er in seinem Labor Schlangengift herstellen würde.

Vor einem Jahrzehnt erfand er die Technik zur Herstellung menschlicher Organoide – Miniaturorgane, die aus den Stammzellen einzelner Patienten hergestellt werden. Sie ermöglichen es Ärzten, die spezifischen Wirkungen von Medikamenten sicher außerhalb des Körpers zu testen, was Bereiche wie die Krebsbehandlung revolutioniert und personalisiert hat.

Die Wissenschaftler haben die Giftdrüse der Kap-Korallenschlange nachgebildet, die hier am 11. Mai 2018 im Zoo von Olomouc in der Tschechischen Republik zu sehen ist.

Warum entschied er sich für die Kultivierung einer Schlangengiftdrüse?

Clevers sagte, es sei im Wesentlichen eine Laune von drei Doktoranden gewesen, die in seinem Labor arbeiteten und es leid waren, Nieren, Lebern und Eingeweide von Mäusen und Menschen zu reproduzieren. „Ich glaube, sie setzten sich hin und fragten sich: Was ist das kultigste Tier, das wir züchten können? Nicht Mensch oder Maus. Sie sagten, es müsse die Schlange sein. Die Schlangengiftdrüse.“

„Sie nahmen an, dass Schlangen Stammzellen haben, so wie Mäuse und Menschen Stammzellen haben, aber niemand hatte dies jemals untersucht“, sagte Clevers.

Nachdem sie einige befruchtete Schlangeneier von einem Händler erhalten hatten, fanden die Forscher heraus, dass sie in der Lage waren, ein winziges Stück Schlangengewebe zu entnehmen, das Stammzellen enthielt, und es in einer Schale mit demselben Wachstumsfaktor zu nähren, den sie für menschliche Organoide verwendeten – wenn auch bei einer niedrigeren Temperatur -, um die Giftdrüsen zu schaffen. Und sie fanden heraus, dass diese Schlangenorganoide – winzige, nur einen Millimeter große Kugeln – die gleichen Toxine wie das Schlangengift produzierten.

Die Organoide der Schlangengiftdrüsen unter dem Mikroskop

„Wenn man sie öffnet, hat man eine Menge Gift. Soweit wir das beurteilen können, ist es identisch. Wir haben es direkt mit dem Gift derselben Schlangenart verglichen, und wir finden genau dieselben Bestandteile“, sagte Clevers, der einer der Autoren der Studie war, die letzte Woche in der Zeitschrift Cell veröffentlicht wurde.

Das Team verglich das im Labor hergestellte Gift mit dem echten Gift auf genetischer Ebene und in Bezug auf die Funktion und stellte fest, dass die Muskelzellen aufhörten zu feuern, wenn sie dem synthetischen Gift ausgesetzt waren.

Eine giftige Brillen-Kobra, auch bekannt als Indische Kobra (Naja Naja) oder Weiße Kobra, ist am 30. Januar 2019 im Kamla Nehru Zoological Garden in Ahmedabad in der Nähe eines Gemäldes in ihrem Gehege zu sehen.

Zellen und DNA, nicht Pferde

Die uns derzeit zur Verfügung stehenden Gegengifte, die bei Pferden und nicht bei Menschen hergestellt werden, lösen eine relativ hohe Rate an Nebenwirkungen aus, die leicht sein können, wie Ausschlag und Juckreiz, oder ernster, wie Anaphylaxie. Außerdem ist es ein teures Zeug. Nach Schätzungen von Wellcome kostet eine Ampulle Antivenom 160 Dollar, und für eine vollständige Behandlung sind in der Regel mehrere Ampullen erforderlich.

Selbst wenn die Menschen, die es brauchen, es sich leisten können – die meisten Opfer von Schlangenbissen leben in den ländlichen Gebieten Asiens und Afrikas – verfügt die Welt nach Angaben von Wellcome über weniger als die Hälfte des benötigten Antivenoms. Außerdem wurden bisher nur für etwa 60 % der weltweit vorkommenden Giftschlangen Gegengifte entwickelt.

Vor diesem Hintergrund könnte die neue Forschung weitreichende Folgen haben, denn sie würde es den Wissenschaftlern ermöglichen, eine Biobank mit Organoiden von Schlangendrüsen der etwa 600 Giftschlangenarten anzulegen, die zur Herstellung unbegrenzter Mengen von Schlangengift im Labor verwendet werden könnten, so Clevers.

„Der nächste Schritt besteht darin, all dieses Wissen zu nutzen und mit der Erforschung neuer Gegengifte zu beginnen, die einen eher molekularen Ansatz verfolgen“, so Clevers.

Um ein Gegengift zu entwickeln, könnten genetische Informationen und die Organoidtechnologie genutzt werden, um die spezifischen Giftkomponenten herzustellen, die den größten Schaden anrichten – und daraus monoklonale Antikörper zu produzieren, die das körpereigene Immunsystem imitieren, um das Gift zu bekämpfen, eine Methode, die bereits bei Immuntherapien für Krebs und andere Krankheiten eingesetzt wird.

„Das ist ein großartiger neuer Weg, mit Gift zu arbeiten, um neue Behandlungen und Gegengifte zu entwickeln. Schlangen sind sehr schwierig zu pflegen“, sagte Cammack, der nicht an der Forschung beteiligt war.

Clevers sagte, dass sein Labor nun plant, Organoide von Giftdrüsen der 50 giftigsten Tiere der Welt herzustellen, und dass sie diese Biobank mit Forschern weltweit teilen werden. Im Moment, so Clevers, sei man in der Lage, ein Organoid pro Woche herzustellen.

Die Herstellung von Gegengift sei jedoch kein Bereich, in den pharmazeutische Unternehmen traditionell gerne investieren würden, sagte Clevers

Kampagnenmacher beschreiben Schlangenbisse oft als eine versteckte Gesundheitskrise, da Schlangenbisse weltweit mehr Menschen töten als Prostatakrebs und Cholera, sagte Cammack.

„In den Ländern, die darunter leiden, gibt es kein Geld. Unterschätzen Sie nicht, wie viele Menschen sterben. Haie töten etwa 20 pro Jahr. Schlangen töten 100.000 oder 150.000“, sagte Clevers.

„Ich bin eigentlich Krebsforscher und bin entsetzt über den Unterschied zwischen den Investitionen in die Krebsforschung und diese Forschung.“

Gift ist ein komplexer Cocktail

Eine Herausforderung bei der Herstellung von synthetischem Gegengift ist die Komplexität, mit der eine Schlange ihre Beute außer Gefecht setzt. Ihr Gift enthält mehrere verschiedene Komponenten, die unterschiedliche Wirkungen haben.

Forscher in Indien haben das Genom der Indischen Kobra sequenziert, um zu versuchen, das Gift zu entschlüsseln.

Das Anfang dieses Monats in der Fachzeitschrift Nature Genetics veröffentlichte Genom ist das vollständigste Schlangengenom, das je entschlüsselt wurde, und enthält das genetische Rezept für das Schlangengift, das die Verbindung zwischen den Toxinen der Schlange und den Genen, die sie kodieren, herstellt. Es ist kein einfacher Cocktail – das Team identifizierte 19 von 139 Toxin-Genen als diejenigen, die für die Schädigung des Menschen verantwortlich sind.

„Es ist das erste Mal, dass eine medizinisch sehr wichtige Schlange so detailliert kartiert wurde“, sagte Somasekar Seshagiri, Präsident der SciGenom Research Foundation, einem gemeinnützigen Forschungszentrum in Indien.

„Es erstellt den Bauplan der Schlange und hilft uns, die Informationen aus den Giftdrüsen zu erhalten.“ Als Nächstes wird sein Team die Genome der Sägeschuppigen Viper, der Gewöhnlichen Krait und der Russell’s Viper kartieren – die übrigen der „großen Vier“ Indiens. Dies könnte bei der Herstellung von Gegengift aus den Drüsen helfen, da es einfacher sein wird, die richtigen Proteine zu identifizieren.

Im Zusammenspiel werden beide Durchbrüche es auch einfacher machen, herauszufinden, ob einige der potenten Moleküle, die in Schlangengift enthalten sind, es wert sind, als Medikamente erforscht zu werden – was es den Schlangen ermöglicht, der menschlichen Gesundheit auf eine andere Art und Weise ihren Stempel aufzudrücken, als es die Natur beabsichtigt hat – indem sie Leben retten.

Schlangengift wurde zur Herstellung von Medikamenten zur Behandlung von Bluthochdruck (abnorm hoher Blutdruck) und Herzerkrankungen wie Angina pectoris verwendet.

„Das Gift ist nicht nur furchterregend, sondern auch erstaunlich nützlich“, sagte Seshagari.