(CNN) Dacă aveți ghinionul ca un șarpe veninos să-și înfunde colții în dumneavoastră, cea mai bună speranță este un antivenin, care a fost produs în același mod încă din epoca victoriană.
Aceasta implică mulgerea manuală a veninului de șarpe și injectarea acestuia în cai sau alte animale în doze mici pentru a evoca un răspuns imunitar. Sângele animalului este prelevat și purificat pentru a obține anticorpi care acționează împotriva veninului.
Producția antiveninului în acest mod poate deveni murdară, ca să nu mai vorbim de pericol. Procesul este predispus la erori, laborios, iar serul finit poate avea ca rezultat efecte secundare grave.
Experții au cerut de mult timp metode mai bune de tratare a mușcăturilor de șarpe, care ucid aproximativ 200 de persoane pe zi.
Acum – în sfârșit – oamenii de știință aplică cercetarea celulelor stem și cartografierea genomului la acest domeniu de cercetare ignorat de mult timp. Ei speră să aducă producția de antivenin în secolul 21 și, în cele din urmă, să salveze mii, dacă nu sute de mii, de vieți în fiecare an.
Cercetătorii din Olanda au creat în laborator glande producătoare de venin de la șarpele Cape Coral și de la alte opt specii de șerpi, folosind celule stem. Toxinele produse de replicile miniaturale 3-D ale glandelor de șarpe sunt aproape identice cu veninul șarpelui, a anunțat joi echipa.
Într-o descoperire paralelă, oamenii de știință din India au secvențiat genomul cobrei indiene, unul dintre cei „patru mari” șerpi ai țării, care sunt responsabili pentru majoritatea celor 50.000 de decese cauzate de mușcături de șarpe pe care le înregistrează India anual.
„Au avansat cu adevărat jocul”, a declarat Nick Cammack, șeful echipei pentru mușcături de șarpe din cadrul organizației caritabile de cercetare medicală Wellcome din Marea Britanie. „Acestea sunt dezvoltări masive, deoarece aduc știința anului 2020 într-un domeniu care a fost neglijat.”
De la cancer la venin de șarpe
Hans Clevers, cercetător principal la Institutul Hubrecht pentru Biologia Dezvoltării și Cercetarea Celulelor Stem din Utrecht, nu se aștepta niciodată să își folosească laboratorul pentru a produce venin de șarpe.
În urmă cu un deceniu, el a inventat tehnica pentru a face organoizi umani – organe în miniatură realizate din celulele stem ale unor pacienți individuali. Acestea au permis medicilor să testeze efectele specifice ale medicamentelor în condiții de siguranță în afara corpului, lucru care a revoluționat și personalizat domenii precum tratamentul cancerului.
Oamenii de știință au reprodus glanda veninoasă a șarpelui de coral Cape, văzut aici în grădina zoologică din Olomouc, Republica Cehă, la 11 mai 2018. De ce a decis să cultive o glandă de venin de șarpe?
Clevers a spus că a fost, în esență, un capriciu al celor trei doctoranzi care lucrează în laboratorul său și care se plictisiseră de reproducerea rinichilor, ficatului și intestinelor de șoarece și de om. „Cred că s-au așezat și s-au întrebat care este cel mai emblematic animal pe care îl putem cultiva? Nu omul sau șoarecele. Au spus că trebuie să fie șarpele. Glanda cu venin de șarpe.”
„Ei au presupus că șerpii ar avea celule stem în același mod în care șoarecii și oamenii au celule stem, dar nimeni nu investigase vreodată acest lucru”, a spus Clevers.
După ce au procurat niște ouă de șarpe fertilizate de la un comerciant, cercetătorii au descoperit că au fost capabili să ia o bucată mică de țesut de șarpe, care conținea celule stem, și să o cultive într-o farfurie cu același factor de creștere pe care l-au folosit pentru organoidele umane – deși la o temperatură mai scăzută – pentru a crea glandele veninoase. Și au descoperit că aceste organoizi de șarpe – mici bile de doar un milimetru lățime – au produs aceleași toxine ca și veninul de șarpe.
Organoidele glandei de venin de șarpe văzute la microscop./ „Deschideți-le și veți avea o mulțime de venin. Din câte ne putem da seama, este identic. L-am comparat direct cu veninul de la aceeași specie de șarpe și am găsit exact aceleași componente”, a declarat Clevers, care a fost unul dintre autorii lucrării care a fost publicată săptămâna trecută în revista Cell.
Echipa a comparat veninul lor fabricat în laborator cu cel real la nivel genetic și din punct de vedere funcțional, descoperind că celulele musculare au încetat să mai tragă atunci când au fost expuse la veninul lor sintetic.
O cobră veninoasă cu ochelari, cunoscută și sub numele de cobra indiană (Naja Naja) sau cobra albă, este văzută lângă o pictură în interiorul incintei sale la Grădina Zoologică Kamla Nehru din Ahmedabad, la 30 ianuarie 2019.
Celule și ADN, nu cai
Venintrele actuale de care dispunem, produse la cai, nu la oameni, declanșează rate relativ ridicate de reacții adverse, care pot fi ușoare, precum erupții cutanate și mâncărimi, sau mai grave, precum anafilaxia. De asemenea, sunt lucruri scumpe. Wellcome estimează că o fiolă de antivenin costă 160 de dolari, iar o cură completă necesită, de obicei, mai multe fiole.
Chiar dacă persoanele care au nevoie de el și-l pot permite – majoritatea victimelor mușcăturilor de șarpe trăiesc în zonele rurale din Asia și Africa – lumea are mai puțin de jumătate din stocul de antivenin de care are nevoie, potrivit Wellcome. În plus, au fost dezvoltate antiveninuri doar pentru aproximativ 60% dintre șerpii veninoși din lume.
În acest context, noua cercetare ar putea avea consecințe de anvergură, permițând oamenilor de știință să creeze o biobancă de organoizi de glande de șarpe din cele aproximativ 600 de specii de șerpi veninoși, care ar putea fi folosită pentru a produce cantități nelimitate de venin de șarpe într-un laborator, a declarat Clevers.
„Următorul pas este să luăm toate aceste cunoștințe și să începem să investigăm noi antiveninuri care să aibă o abordare mai moleculară”, a spus Clevers.
Pentru a crea un antivenin, informațiile genetice și tehnologia organoidelor ar putea fi folosite pentru a produce componentele specifice ale veninului care provoacă cel mai mult rău – și din acestea să se producă anticorpi monoclonali, care imită sistemul imunitar al organismului, pentru a lupta împotriva veninului, o metodă folosită deja în tratamentele de imunoterapie pentru cancer și alte boli.
„Este un nou mod minunat de a lucra cu veninul în ceea ce privește dezvoltarea de noi tratamente și dezvoltarea de antivenin. Șerpii sunt foarte greu de îngrijit”, a declarat Cammack, care nu a fost implicat în cercetare.
Clevers a declarat că laboratorul său intenționează acum să facă organoizi de glande de venin de la cele mai veninoase 50 de animale din lume și că vor împărtăși această biobancă cu cercetătorii din întreaga lume. În momentul de față, Clevers a spus că sunt capabili să producă organoidele într-un ritm de unul pe săptămână.
Dar producerea de antivenin nu este un domeniu în care companiile farmaceutice au fost în mod tradițional dornice să investească, a spus Clevers
Campanioniștii descriu adesea mușcăturile de șarpe ca fiind o criză ascunsă de sănătate, mușcăturile de șarpe ucigând mai mulți oameni decât cancerul de prostată și holera la nivel mondial, a spus Cammack.
„Nu există bani în țările care suferă. Nu subestimați câți oameni mor. Rechinii ucid aproximativ 20 pe an. Șerpii ucid 100.000 sau 150.000”, a spus Clevers.
„Sunt cercetător în domeniul cancerului, în esență, și sunt îngrozit de diferența dintre investițiile în cercetarea cancerului și această cercetare.”
Veninul este un cocktail complex
O provocare pentru fabricarea antiveninului sintetic este însăși complexitatea modului în care un șarpe își dezactivează prada. Veninul său conține mai multe componente diferite care au efecte diferite.
Cercetătorii din India au secvențiat genomul cobrei indiene, în încercarea de a decodifica veninul.
Publicat în revista Nature Genetics la începutul acestei luni, este cel mai complet genom de șarpe asamblat și conține rețeta genetică a veninului de șarpe, stabilind legătura dintre toxinele șarpelui și genele care le codifică. Nu este un cocktail simplu – echipa a identificat 19 gene din cele 139 de gene ale toxinelor ca fiind cele responsabile de provocarea daunelor la om.
„Este pentru prima dată când un șarpe foarte important din punct de vedere medical a fost cartografiat atât de detaliat”, a declarat Somasekar Seshagiri, președintele SciGenom Research Foundation, un centru de cercetare non-profit din India.
„Creează planul șarpelui și ne ajută să obținem informații de la glandele de venin.” În continuare, echipa sa va cartografia genomul viperei cu scăriță de fierăstrău, al kraitului comun și al viperei lui Russell – restul celor „patru mari” din India. Acest lucru ar putea ajuta la fabricarea de antivenin din glande, deoarece va fi mai ușor să se identifice proteinele potrivite.
În tandem, ambele descoperiri vor face, de asemenea, mai ușor de descoperit dacă unele dintre moleculele puternice conținute în veninul de șarpe merită ele însele să fie prospectate ca medicamente – permițând șerpilor să-și pună amprenta asupra sănătății umane într-un mod diferit de cum a intenționat natura – salvând vieți.
Veninul de șarpe a fost folosit pentru a produce medicamente care tratează hipertensiunea (tensiune arterială anormal de ridicată) și afecțiuni cardiace precum angina pectorală.
„Pe lângă faptul că este înfricoșător, veninul este uimitor de util”, a spus Seshagari.
.