Вчені виявили потенційну універсальну протиотруту

Вчені Scripps Research виявили антитіла, які захищають від безлічі смертельних зміїних отрут. Вчені Scripps Research розробили антитіло, яке може блокувати дію смертоносних токсинів в отрутах різноманітних змій, які зустрічаються в Африці, Азії та Австралії.

Антитіло, яке захищало мишей від зазвичай смертельної отрути змій, включаючи чорних мамб і королівських кобр, описано в статті, нещодавно опублікованій в журналі Science Translational Medicine . У новому дослідженні використано форми токсинів, вироблених у лабораторії, для скринінгу мільярдів різних людських антитіл і визначення того, яке може блокувати активність токсинів. Це великий крок до створення універсальної протиотрути, яка була б ефективною проти отрути всіх змій.

«Це антитіло працює проти одного з головних токсинів, які зустрічаються в численних видах змій , які спричиняють десятки тисяч смертей щороку», — каже старший автор Джозеф Джардін, доктор філософії, доцент кафедри імунології та мікробіології Scripps Research. «Це може бути неймовірно цінним для людей у ​​країнах із низьким і середнім рівнем доходу, на які припадає найбільший тягар смертей і травм від укусів змій».

Вплив на глобальне здоров’я

Понад 100 000 людей щороку, в основному в Азії та Африці, помирають від укусу зміїної отрути, що робить його більш смертоносним, ніж більшість забутих тропічних хвороб. Сучасні протиотрути виробляються шляхом імунізації тварин зміїною отрутою, і кожна з них зазвичай діє лише проти одного виду змій. Це означає, що для лікування укусів змій у різних регіонах необхідно виробляти багато різних протиотрут.

Джардін та його колеги раніше вивчали, як широко нейтралізуючі антитіла проти вірусу імунодефіциту людини (ВІЛ) можуть працювати, націлюючись на ті ділянки вірусу, які не можуть мутувати. Вони зрозуміли, що проблема пошуку універсальної протиотрути схожа на їхні пошуки вакцини проти ВІЛ; подібно до того, як білки ВІЛ, що швидко розвиваються, мають невеликі відмінності між собою, різні зміїні отрути мають достатньо варіацій, тому антитіло, яке зв’язується з одним, зазвичай не зв’язується з іншими. Але, як і ВІЛ, зміїні токсини також мають законсервовані ділянки, які не можуть мутувати, і антитіло, націлене на них, може працювати проти всіх варіантів цього токсину.

Наука про антитіла

У новій роботі дослідники виділили та порівняли білки отрути з різноманітних елапідів — основної групи отруйних змій, включаючи мамбу, кобру та крайта. Вони виявили, що тип білка під назвою токсини трьох пальців (3FTx), присутній у всіх елапідних зміях, містить невеликі ділянки, які виглядають схожими у різних видів. Крім того, білки 3FTx вважаються високотоксичними та відповідають за параліч усього тіла, що робить їх ідеальною терапевтичною мішенню.

З метою виявлення антитіла, яке блокує 3FTx, дослідники створили інноваційну платформу, яка помістила гени для 16 різних 3FTx у клітини ссавців, які потім виробляли токсини в лабораторії. Потім команда звернулася до бібліотеки з понад п’ятдесяти мільярдів різних людських антитіл і перевірила, які з них зв’язуються з білком 3FTx із багатосмугового крайта (також відомого як китайський крайт або тайванський крайт), який найбільше схожий з іншими 3FTx. білки. Це звузило їх пошук приблизно до 3800 антитіл. Потім вони протестували ці антитіла, щоб побачити, які також розпізнають чотири інші варіанти 3FTx. Серед 30 антитіл, виявлених у цьому аналізі, одне виділялося як таке, що має найсильнішу взаємодію серед усіх варіантів токсину: антитіло під назвою 95Mat5.

«Ми змогли збільшити масштаб дуже невеликого відсотка антитіл, які були перехресно реактивними на всі ці різні токсини», — каже Ірен Халек, науковий співробітник Scripps Research і перший автор нової статті. «Це стало можливим лише завдяки платформі, яку ми розробили для паралельного скринінгу нашої бібліотеки антитіл проти кількох токсинів».

Успіх лабораторії та майбутні напрямки

Джардін, Халек та їхні колеги перевірили дію 95Mat5 на мишах, яким вводили токсини багатосмугового крайта, індійської плюючої кобри, чорної мамби та королівської кобри. У всіх випадках миші, які одночасно отримали ін’єкцію 95Mat5, були не тільки захищені від смерті, але й паралічу.

Коли дослідники вивчили, як саме 95Mat5 настільки ефективно блокує варіанти 3FTx, вони виявили, що антитіло імітує структуру людського білка, з яким зазвичай зв’язується 3FTx. Цікаво, що антитіла до ВІЛ широкого дії, які Джардін раніше вивчав, також працюють, імітуючи людський білок.

«Це неймовірно, що для двох абсолютно різних проблем імунна система людини знайшла дуже схоже рішення», — каже Джардін. «Також було цікаво побачити, що ми можемо створити ефективне антитіло повністю синтетично — ми не імунізували тварин і не використовували змій».

Хоча 95Mat5 ефективний проти отрути всіх елапідів, він не блокує отруту гадюк — другої групи отруйних змій. Зараз група Джардіна шукає нейтралізуючі антитіла проти іншого елапідового токсину, а також двох токсинів гадюк. Вони підозрюють, що поєднання 95Mat5 з цими іншими антитілами може забезпечити широке охоплення проти багатьох або всіх зміїних отрут.

«Ми вважаємо, що коктейль із цих чотирьох антитіл потенційно може працювати як універсальна протиотрута проти будь-якої з медичної точки зору змії у світі», — говорить Халек.