Naučnici Scripps Research-a razvili su antitelo koje može da blokira efekte smrtonosnih toksina u otrovima širokog spektra zmija koji se nalaze širom Afrike, Azije i Australije.
Antitelo, koje je štitilo miševe od obično smrtonosnog otrova zmija, uključujući crne mambe i kraljevske kobre, opisano je u Science Translational Medicine. Novo istraživanje koristilo je oblike toksina proizvedenih u laboratoriji kako bi pregledalo milijarde različitih ljudskih antitela i identifikovalo ono koje može da blokira aktivnost toksina. To predstavlja veliki korak ka univerzalnom protivotrovu koji bi bio efikasan protiv otrova svih zmija.
„Ovo antitelo deluje protiv jednog od glavnih toksina pronađenih u brojnim vrstama zmija koje doprinose desetinama hiljada smrti svake godine“, kaže stariji autor Džozef Jardin, doktor nauka, docent za imunologiju i mikrobiologiju u Scripps Research-u. „Ovo bi moglo biti neverovatno vredno za ljude u zemljama sa niskim i srednjim prihodima koje imaju najveći teret smrti i povreda od ujeda zmija.“
Više od 100.000 ljudi godišnje, uglavnom u Aziji i Africi, umire od trovanja zmijskim ugrizom – što ga čini smrtonosnijim od većine zanemarenih tropskih bolesti. Postojeći antiotrovi se proizvode imunizacijom životinja zmijskim otrovom, a svaki obično deluje samo protiv jedne vrste zmija. To znači da se mora proizvesti mnogo različitih antiotrova za lečenje ujeda zmija u različitim regionima.
Jardin i njegove kolege su ranije proučavali kako široko neutrališuća antitela protiv virusa humane imunodeficijencije (HIV) mogu da funkcionišu ciljajući područja virusa koja ne mogu da mutiraju. Shvatili su da je izazov pronalaženja univerzalnog protivotrova sličan njihovoj potrazi za HIV vakcinom; baš kao što brzo evoluirajući HIV proteini pokazuju male razlike među sobom, različiti zmijski otrovi imaju dovoljno varijacija da se antitelo koje se vezuje za jedno obično ne vezuje za druge.
Ali poput HIV-a, zmijski toksini takođe imaju očuvane regione koji ne mogu da mutiraju, a antitelo koje cilja na njih moglo bi da deluje protiv svih varijanti tog toksina.
U novom radu, istraživači su izolovali i uporedili proteine otrova iz raznih elapida – glavne grupe zmija otrovnica uključujući mambe, kobre i kraite. Otkrili su da vrsta proteina nazvana toksini tri prsta (3FTk), prisutna u svim elapidnim zmijama, sadrži male delove koji su izgledali slično kod različitih vrsta. Pored toga, 3FTk proteini se smatraju visoko toksičnim i odgovorni su za paralizu celog tela, što ih čini idealnom terapijskom metom.
Sa ciljem da otkriju antitelo za blokiranje 3FTk, istraživači su kreirali inovativnu platformu koja stavlja gene za 16 različitih 3FTk u ćelije sisara, koji su potom proizvodili toksine u laboratoriji. Tim se zatim okrenuo biblioteci od više od 50 milijardi različitih ljudskih antitela i testirao koja su vezana za 3FTk protein iz višepojasnog kraita (poznatog i kao kineski kraj ili tajvanski krait), koji je imao najviše sličnosti sa drugim 3FTk proteini.
To je suzilo njihovu pretragu na oko 3.800 antitela. Zatim su testirali ta antitela da vide koja takođe prepoznaju četiri druge 3FTk varijante. Među 30 antitela identifikovanih na tom ekranu, jedno se izdvojilo kao ima najjače interakcije u svim varijantama toksina: antitelo pod nazivom 95Mat5.
„Uspeli smo da uvećamo veoma mali procenat antitela koja su bila unakrsno reaktivna na sve ove različite toksine“, kaže Irene Khalek, naučnica Scripps Research-a i prva autorka novog rada. „Ovo je bilo moguće samo zbog platforme koju smo razvili za paralelno ispitivanje naše biblioteke antitela protiv više toksina.“
Jardine, Khalek i njihove kolege su testirali efekat 95Mat5 na miševe kojima su ubrizgani toksini iz mnogopojasnog kraita, indijske pljuvačke kobre, crne mambe i kraljevske kobre. U svim slučajevima, miševi koji su istovremeno primili injekciju 95Mat5 nisu bili samo zaštićeni od smrti, već i paralize.
Kada su istraživači tačno proučavali koliko je 95Mat5 bio toliko efikasan u blokiranju varijanti 3FTk, otkrili su da antitelo oponaša strukturu ljudskog proteina za koji se 3FTk obično vezuje. Zanimljivo je da antitela na HIV širokog dejstva koja je Jardine prethodno proučavala takođe deluju imitirajući ljudski protein.
„Neverovatno je da je za dva potpuno različita problema ljudski imuni sistem došao do veoma sličnog rešenja“, kaže Jardin. „Takođe je bilo uzbudljivo videti da možemo da napravimo efikasno antitelo potpuno sintetički – nismo imunizirali nijednu životinju niti smo koristili zmiju.
Dok je 95Mat5 efikasan protiv otrova svih elapida, on ne blokira otrov zmija — druge grupe zmija otrovnica. Jardinova grupa sada traži široka neutralizacija antitela protiv drugog toksina elapida, kao i dva toksina zmija. Oni sumnjaju da bi kombinovanje 95Mat5 sa ovim drugim antitelima moglo da obezbedi široku pokrivenost protiv mnogih – ili svih – zmijskih otrova.
„Mislimo da bi koktel ova četiri antitela potencijalno mogao da deluje kao univerzalni protivotrov protiv bilo koje medicinski relevantne zmije na svetu“, kaže Khalek.
