Ученые из Scripps Research обнаружили антитела, защищающие от множества смертоносных токсинов, содержащихся в ядах самых разных змей, обитающих в Африке, Азии и Австралии.
Антитело, которое защитило мышей от обычно смертоносного яда змей, включая черную мамбу и королевскую кобру, описано в журнале Science Translational Medicine. В новом исследовании использовались формы токсинов, произведенные в лаборатории, чтобы проверить миллиарды различных человеческих антител и выявить одно, способное блокировать активность токсинов. Это большой шаг на пути к созданию универсального антитела, которое было бы эффективно против яда всех змей, сообщает научное издание EurekAlert!.
«Препарат работает против одного из основных токсинов, встречающихся у многочисленных видов змей, которые ежегодно приводят к десяткам тысяч смертей», – говорит старший автор работы Джозеф Джардин, доцент кафедры иммунологии и микробиологии Scripps Research. Это может оказаться невероятно полезным для жителей стран с низким и средним уровнем дохода, которые несут наибольшее бремя смертей и травм от укусов змей.
Более 100 000 человек в год, в основном в Азии и Африке, умирают от укусов пресмыкающихся, что делает их более смертоносными, чем большинство тропических болезней. Существующие антитела производятся путем иммунизации животных змеиным ядом, и каждое из них, как правило, действует только против одного вида змей. Это означает, что для лечения укусов в разных регионах необходимо производить множество различных препаратов.
Ученые ранее изучали, как широко нейтрализующие антитела против ВИЧ могут работать, воздействуя на участки вируса, которые не могут мутировать. Они поняли, что задача найти универсальный препарат схожа с поисками вакцины против ВИЧ: как быстро эволюционирующие белки ВИЧ демонстрируют небольшие различия между собой, так и различные змеиные яды имеют достаточно вариаций, чтобы антитело, связывающееся с одним, обычно не связывалось с другими. Но, как и у ВИЧ, у змеиных токсинов есть консервативные области, которые не могут мутировать, и антитело, нацеленное на них, возможно, будет работать против всех вариантов токсина.
В новой работе исследователи выделили и сравнили белки яда различных аспидов – основной группы ядовитых змей, включая мамб, кобр и крайт. Они обнаружили, что тип белка под названием «трехпалые токсины» (3FTx), присутствующий у всех аспидов, содержит небольшие участки, которые выглядят одинаково у разных видов. Кроме того, белки 3FTx считаются высокотоксичными и вызывают паралич всего тела, что делает их идеальной терапевтической мишенью. Среди 30 антител, выявленных в ходе анализа, выделялось одно, которое имело самое сильное взаимодействие со всеми вариантами токсина: антитело под названием 95Mat5.
«Мы смогли выделить очень небольшой процент антител, которые перекрестно реагировали на различные токсины», – говорит Ирен Халек, первый автор работы. Это стало возможным благодаря разработанной платформе для параллельного скрининга нашей библиотеки антител против нескольких токсинов.
Ученые проверили действие 95Mat5 на мышах, которым вводили токсины многополосого крайта, индийской плюющейся кобры, черной мамбы и королевской кобры. Во всех случаях мыши, получившие инъекцию 95Mat5, были защищены не только от смерти, но и от паралича.
Когда исследователи изучили, как именно 95Mat5 так эффективно блокирует варианты 3FTx, они обнаружили, что антитело имитирует структуру человеческого белка, с которым обычно связывается 3FTx. Интересно, что антитела широкого действия против ВИЧ также работают, имитируя человеческий белок.
«Невероятно, что для двух совершенно разных проблем иммунная система человека нашла очень похожее решение», – говорит Жардин. «Также было интересно увидеть, что мы можем создать эффективное антитело полностью синтетическим путем – мы не иммунизировали животных и не использовали змей».
Хотя 95Mat5 эффективно против яда всех аспидов, оно не блокирует яд гадюк – второй группы ядовитых змей. Сейчас группа занимается поиском нейтрализующих антител против другого токсина элапиды, а также двух токсинов гадюки. Они подозревают, что сочетание 95Mat5 с другими антителами может обеспечить широкую защиту от многих или всех змеиных ядов.
[Фото: Simon Townsley]
