(CNN) Om du har oturen att få en giftig orm att sätta huggtänderna i dig är ditt bästa hopp ett antivenom, som har tillverkats på samma sätt sedan viktoriansk tid.
Det innebär att man mjölkar ormgift för hand och injicerar det i små doser i hästar eller andra djur för att framkalla ett immunsvar. Djurets blod tas ut och renas för att få fram antikroppar som verkar mot giftet.
Att framställa antivenom på detta sätt kan bli stökigt, för att inte tala om farligt. Processen är felbenägen, arbetskrävande och det färdiga serumet kan ge allvarliga biverkningar.
Experter har länge efterlyst bättre sätt att behandla ormbett, som dödar omkring 200 människor om dagen.
Nu – äntligen – tillämpar forskarna stamcellsforskning och kartläggning av arvsmassan på detta länge ignorerade forskningsområde. De hoppas att detta kommer att föra in produktionen av antivenom i 2000-talet och i slutändan rädda tusentals, om inte hundratusentals, liv varje år.
Forskare i Nederländerna har skapat giftproducerande körtlar från Cape Coral-ormen och åtta andra ormarter i laboratoriet med hjälp av stamceller. De gifter som produceras av miniatyrkopiorna av ormkörtlarna i 3D är nästan identiska med ormens gift, meddelade forskargruppen på torsdagen.
I ett parallellt genombrott har forskare i Indien sekvenserat arvsmassan hos den indiska kobran, en av landets fyra stora ormar som är ansvarig för de flesta av de 50 000 dödsfall genom ormbett som Indien drabbas av varje år.
”De har verkligen flyttat fram spelet”, säger Nick Cammack, chef för gruppen för ormbett vid den brittiska välgörenhetsorganisationen för medicinsk forskning Wellcome. ”Det här är en enorm utveckling eftersom 2020-vetenskapen kommer in i ett område som har försummats.”
Från cancer till ormgift
Hans Clevers, huvudforskare vid Hubrechtinstitutet för utvecklingsbiologi och stamcellsforskning i Utrecht, hade aldrig förväntat sig att han skulle använda sitt labb för att framställa ormgift.
För tio år sedan uppfann han tekniken för att göra mänskliga organoider – organ i miniatyr som tillverkas av stamceller från enskilda patienter. De har gjort det möjligt för läkare att testa de specifika effekterna av läkemedel på ett säkert sätt utanför kroppen, något som har revolutionerat och personifierat områden som cancerbehandling.
Så varför bestämde han sig för att odla en orms giftkörtel?
Clevers sade att det i huvudsak var ett infall från tre doktorander som arbetade i hans labb och som hade tröttnat på att reproducera njurar, lever och tarmar från möss och människor. ”Jag tror att de satte sig ner och frågade sig vilket är det mest ikoniska djur vi kan odla? Inte människa eller mus. De sa att det måste vara ormen. Ormens giftkörtlar.”
”De antog att ormar skulle ha stamceller på samma sätt som möss och människor har stamceller, men ingen hade någonsin undersökt detta”, säger Clevers.
Efter att ha skaffat fram några befruktade ormägg från en återförsäljare upptäckte forskarna att de kunde ta en liten bit ormvävnad, som innehöll stamceller, och odla den i en skål med samma tillväxtfaktor som de använde för organoider från människor – om än vid en lägre temperatur – för att skapa giftkörtlarna. Och de fann att dessa ormorganoider – små bollar som bara är en millimeter breda – producerade samma gifter som ormgiftet.
”När man öppnar dem får man en massa gift. Såvitt vi kan se är det identiskt. Vi har jämfört det direkt med giftet från samma ormart och hittar exakt samma komponenter”, säger Clevers, som var en av författarna till artikeln som publicerades i tidskriften Cell förra veckan.
Teamet jämförde sitt labbtillverkade gift med det riktiga på genetisk nivå och i fråga om funktion, och fann att muskelceller slutade skjuta när de utsattes för deras syntetiska gift.
Celler och DNA, inte hästar
De nuvarande antivenom som vi har tillgång till, som produceras på hästar och inte på människor, utlöser relativt många biverkningar, som kan vara lindriga, som utslag och klåda, eller allvarligare, som anafylaxi. Det är också dyrt. Wellcome uppskattar att en ampull antivenom kostar 160 dollar, och en hel kur kräver vanligtvis flera ampuller.
Även om de människor som behöver det har råd med det – de flesta ormbettsoffer bor på landsbygden i Asien och Afrika – har världen enligt Wellcome mindre än hälften av det antivenomlager den behöver. Dessutom har antivenom utvecklats för endast 60 % av världens giftiga ormar.
I detta sammanhang skulle den nya forskningen kunna få långtgående konsekvenser och göra det möjligt för forskarna att skapa en biobank med organoider av ormkörtlar från de cirka 600 giftiga ormarterna, som skulle kunna användas för att framställa obegränsade mängder ormgift i ett labb, säger Clevers.
”Nästa steg är att ta all denna kunskap och börja undersöka nya giftdämpande medel med ett mer molekylärt tillvägagångssätt”, sade Clevers.
För att skapa ett giftdämpande medel skulle genetisk information och organoidteknik kunna användas för att framställa de specifika giftdämpande komponenterna som orsakar störst skada – och från dem framställa monoklonala antikroppar, som efterliknar kroppens immunsystem, för att bekämpa giftet, en metod som redan används i immunterapier för behandling av cancer och andra sjukdomar.
”Det är ett fantastiskt nytt sätt att arbeta med gift när det gäller att utveckla nya behandlingar och utveckla antivenom. Ormar är mycket svåra att ta hand om”, sade Cammack, som inte var involverad i forskningen.
Clevers sade att hans labb nu planerar att göra organoider av giftkörtlar från världens 50 mest giftiga djur och att de kommer att dela denna biobank med forskare över hela världen. För närvarande säger Clevers att de kan producera organoiderna i en takt av en i veckan.
Men att producera antivenom är inte ett område som läkemedelsföretag traditionellt sett har varit angelägna om att investera i, sade Clevers
Kampanjarbetare beskriver ofta ormbett som en dold hälsokris, med ormbett som dödar fler människor än prostatacancer och kolera i världen, sade Cammack.
”Det finns inga pengar i de länder som drabbas. Underskatta inte hur många människor som dör. Hajar dödar ungefär 20 personer per år. Ormar dödar 100 000 eller 150 000”, sade Clevers.
”Jag är i huvudsak cancerforskare och jag är förfärad över skillnaden i investeringar i cancerforskning och denna forskning.”
Venom är en komplex cocktail
En utmaning när det gäller att framställa syntetiskt antivenom är själva komplexiteten i hur en orm oskadliggör sitt byte. Dess gift innehåller flera olika komponenter som har olika effekter.
Forskare i Indien har sekvenserat den indiska kobrans genom i ett försök att avkoda giftet.
Det är det mest kompletta ormgenom som sammanställts i tidskriften Nature Genetics tidigare denna månad, och det innehåller det genetiska receptet för ormgiftet, vilket etablerar kopplingen mellan ormens gifter och de gener som kodar för dem. Det är ingen okomplicerad cocktail – teamet identifierade 19 gener av 139 toxingener som de som är ansvariga för att orsaka skada hos människor.
”Det är första gången som en mycket medicinskt viktig orm har kartlagts så detaljerat”, säger Somasekar Seshagiri, ordförande för SciGenom Research Foundation, ett icke-vinstdrivande forskningscenter i Indien.
”Det skapar en ritning över ormen och hjälper oss att få information från giftkörtlarna.” Därefter kommer hans team att kartlägga genomet hos den sågtandade huggormen, den vanliga kraiten och Russells huggorm – resten av Indiens ”stora fyra”. Detta skulle kunna hjälpa till att framställa antivenom från körtlarna eftersom det blir lättare att identifiera rätt proteiner.
De båda genombrotten kommer också att göra det lättare att upptäcka om några av de potenta molekylerna i ormgift är värda att användas som läkemedel, vilket gör det möjligt för ormar att påverka människors hälsa på ett annat sätt än vad naturen har tänkt sig, nämligen genom att rädda liv.
Slanggift har använts för att framställa läkemedel som behandlar hypertoni (onormalt högt blodtryck) och hjärtproblem som angina pectoris.
”Gift är inte bara skrämmande utan också otroligt användbart”, säger Seshagari.