Кирил Олгин
Между 80 000 и 140 000 души умират от ухапвания от змии по целия свят всяка година, а други 300 000 до 400 000 остават с трайни наранявания. През 2019 г. Световната здравна организация (СЗО) обяви цел за намаляване наполовина на броя на смъртните случаи от срещи с опасни влечуги до 2030 г. Съществува обаче основна пречка за това: малко страни имат капацитета да произвеждат змийската отрова, необходима за производството на антитоксини. В резултат на това стандартната гама от лекарства не винаги е адекватна на разнообразието от отровни змии.
На 2 май група американски учени публикуваха статия в престижното списание Cell за вещество, което е помогнало за неутрализиране на отровата на 19 различни влечуги едновременно – важна стъпка към създаването на универсален антидот. „Медуза“ разказва за изследването – и за човека, без когото то не би било възможно.
Американски автомеханик е превърнал тялото си в лаборатория за производство на антитела срещу отрови. Анализът на кръвта му доближава учените до създаването на антидот
„Преди час ме ухапа черна мамба, ръката ми е много подута – не беше сухо ухапване, целта беше да ме убие“ – така започва типично видео в YouTube канала на Тим Фриде, автомеханик от американския щат Уисконсин. Тим е запален развъдчик на змии и е оцелял след 856 ухапвания от змия за период от 17 години (между 2001 и 2018 г.). По-точно, не само ухапвания, но и случаи на инжектиране на отрова чрез спринцовка.
Той се подлага на подобни изпитания умишлено. Както Фриде казва пред медицинското издание STAT, целта била да се развие имунитет към токсините на неговите влечуги. И, признава Тим, той също вярва, че кръвта му може някой ден да е необходима на учените.
Интуицията му се оказа вярна: през 2017 г. Джейкъб Гланвил, имунолог и основател на фармацевтичния стартъп Centivax, който преди това е работил в Pfizer, попаднал на неговия YouTube канал (който бил посветен главно на ухапвания от отровни змии). Ученият намерил контакта на Фриде и се свързал с него.
„Реакцията на [Тим] беше: „Чаках отдавна това обаждане“, спомня си Гланвил пред STAT. Изследователят в крайна сметка се срещнал с Тим и през 2017 г. взел 40 милилитра от кръвта му за анализ, който разкрил около два милиарда (!) антитела. Изследването на този богат „улов“ формира основата на статия, която Гланвил и колегите му публикуват в списание Cell осем години по-късно, през май 2025 г.
Учените имали всички основания да се интересуват от кръвта на Фриде – и не само заради феноменалната му жизненост (въпреки че любителът на влечугите е бил на ръба на смъртта няколко пъти). Фактът, че е оцелял след излагане на токсини от широк спектър от видове змии, от водната кобра до източната коралова змия, предполага, че тялото му е развило антитела, които са ефективни срещу широк спектър от отрови.
В момента на Земята живеят приблизително 600 вида змии, 85 от които са класифицирани от СЗО като „видове, представляващи най-голямо медицинско безпокойство“. Всеки вид в това огромно разнообразие произвежда самостоятелно между пет и 70 токсина. Всичко това прави създаването на универсален серум практически невъзможна задача – поне не такава, която може да бъде решена чрез просто комбиниране на серуми.
Както Гланвил и колегите му пишат в Cell, „дори ако можеха да се намерят противоотрови за всеки вид [змия], комбинирането им в един серум би било невъзможно, защото необходимата доза би надвишила значително безопасните концентрации за хората.“ Фактът обаче, че тялото на Фриде е издържало на многократни ухапвания от голямо разнообразие от змии, показва, че създаването на универсален антидот все още е възможно. Стана ясно, че дори много различни токсини, съдържащи се в отровата на различни змии, могат да имат общи детайли, които позволяват тялото да бъде защитено дори от не много голям набор от антитела, които Фрийд успява да развие по време на доброволната си имунизация.
В кръвта на Тим Фриде учените откриват антитяло, което неутрализира отровата на шест от най-опасните змии. И в резултат на това те създадоха антитод за ухапвания от 19 вида
Както учените съобщиха пред STAT, те бързо открили в кръвта на механика антидот срещу един от основните класове змийски отрови, така наречените дълговерижни невротоксини (LNX). Тези вещества принадлежат към класа на трипръстите токсини (3FTx), които са характерни за аспидите и атакуват никотиновите ацетилхолинови рецептори. Последните са отговорни за предаването на нервни импулси от неврони към клетки на други тъкани, предимно към мускули.
Антидотът срещу LNX е открит по следния начин. Учените изолирали ДНК от кръв и разчели последователността на гените, отговорни за синтеза на антитела. За разлика от останалата част от генома, тези гени са силно променливи, въпреки че като цяло всички клетки на един човек имат почти идентичен геном. ДНК последователността в гените на антителата (или по-скоро в някои от техните региони) се различава значително от клетка до клетка и именно тези разлики определят специфичността на антителата, способността им да се свързват с различни антигени. Включително токсини.
И така, когато учените изолирали клетки от кръвта на Фриде, които произвеждат антитела срещу токсини и разчели техния геном се оказало, че поради многократно отравяне тези антитела са преминали през много „кръгове модификации“. За разлика от „нормалните“ антитела, които биха могли да се появят в кръвта на човек, изложен на ухапване за първи път, антителата на Фриде са претърпели обширна селекция и са действали срещу „най-силно запазените“ части на LNX. Казано по-просто, те са действали върху най-еволюционно най-древната част от молекулата, която служи за атакуване на рецепторите на невроните на жертвата.
В разговор със STAT авторите на изследването сравниха тези части от смъртоносния протеин с докинг портовете на космическите кораби. „Тези силно разнообразни протеини и бързо мутиращи патогени винаги имат малки ахилесови пети“, обясни Гланвил. „Има някакво малко място [в молекулярната структура], което те не могат да променят, в противен случай токсинът ще спре да действа.“
Основната част от работата била да се намери ефективно и същевременно универсално антитяло срещу LNX. Точно за това е била необходима кръвта на Фриде . С последователността на гена, кодиращ такова универсално антитяло, научаването на синтезирането му в индустриални количества вече би било въпрос на технология. След като тествали различни фрагменти от антитела от кръвта на Фриде, учените открили най-ефективното от тях и следващата стъпка била да го тестват върху лабораторни мишки.
Както пише STAT, в резултат на това учените вече разполагали с противоотрова срещу отровата на шест от най-опасните змии, включително кралската кобра и черната мамба. Те представят резултатите си пред списание Cell. Редакторът обаче предлага да продължат изследванията си и да постигнат по-голяма универсалност.
„Казах [на Гланвил]: „Джейк, ти имаш компания [Centivax] и целта ти е да създадеш нещо, което наистина работи. Нека се заемем с това предизвикателство“, спомня си пред репортери съавторът Питър Куонг от Изследователския център за ХИВ „Аарън Даймънд“. „Да видим какво е необходимо, за да се създаде по-универсален антидот.“
Така учените се върнали към библиотеката с антитела, открити в кръвта на Фриде. Там те открили и антитела, които биха могли да устоят на втория тип трипръстови токсини – късоверижни или SNX. Точно както дълговерижните аналози, SNX атакува никотиновите ацетилхолинови рецептори, но въздейства на различни места в молекулата. Ето защо първото антитяло, изолирано срещу тях, не е проработило. Но тъй като серумът на Фрийд бил напълно способен да устои на SNX, това показва, че сред милиардите антитела в кръвта му има някои, насочени към „късите вериги“. Това се оказва вярно – това било потвърдено както от in vitro изследвания, така и от експерименти върху мишки.
Въпреки това, за да получат наистина универсален антидот, учените са използвали не само антителата на Тим. Змийската отрова съдържа и друг важен компонент: ензими. Те не действат върху ацетилхолиновите рецептори, а атакуват клетъчните мембрани, разрушавайки тъканта на мястото на ухапване. Те могат да бъдат неутрализирани не от антитела, а от специфични инхибитори – малки синтетични молекули, които се свързват плътно с ензимите, блокирайки тяхната работа. Оказва се, че един от ензимите, често срещани в отровите, фосфолипаза (PLA₂), е ефективно блокиран от лекарството вареспладиб, което някога е било тествано като сърдечно лекарство.
Когато учените събират всичко това заедно – антитела от кръвта на Фрийд срещу токсините LNX и SNX, и вареспладиб – полученият антидот надеждно защитил лабораторните мишки от отровата на 13 вида змии. За токсините от шест други вида защитата е била частична и е помогнала само на някои гризачи. И все пак може да се каже, че полученият „коктейл“ горе-долу е ефикасен за почти две дузини отрови. Освен това, учените очакват да направят разработката си още по-универсална, тъй като Тим е бил ухапан от голямо разнообразие от змии, включително такива, които не използват трипръстни токсини.
Колегите наричат резултатите от работата на Гланвил и неговите съавтори „обещаващи“. Например Хосе Мария Гутиерес, почетен професор в Института Клодомиро Пикадо към Университета на Коста Рика, казва пред STAT, че смята работата на изследователите на Centivax за „удивителна“. Той обаче добавя, че засега човек трябва да гледа на успеха с повишено внимание. Дори ако работата доведе до създаването на универсален антитоксин, това не означава, че ще бъде достатъчно евтин, за да обърне статистиката за смъртните случаи от ухапвания от змии.
„[Въпросът остава] дали ще бъде достъпен в страни, където хората често биват ухапвани“, казва Гутиерес. „Ако цената е твърде висока, лекарството няма да е от голяма полза в Азия и Африка.“
В своята статия учените специално благодарят на автомеханик от Уисконсин „за предоставянето на кръвни проби и подробна херпетологична експертиза“. Освен това Гланвил каза, че неговият стартъп ще споделя с Тим всички печалби, които реализира от произвежданите от него антитела.
Кръвният тест на Тим Фриде не е единственият път към антидот. Други учени експериментират с изкуствени молекули – използвайки изкуствен интелект Centivax
Както може да се очаква, има конкуренти в търсенето на революционно лекарство срещу змийска отрова. Така, през януари 2025 г. в списание Nature беше публикувана статия на международна група учени, водена от Сузана Васкес Торес от Вашингтонския университет. Тяхната цел е също да намерят оръжия срещу същите трипръсти токсини – LNX и SNX.
Авторите на тази статия обаче решили да поемат по различен път (вероятно защото никога не са попадали на YouTube канала на Фриде). Вместо да търсят естествени антидоти в кръвта на оцелелите от ухапвания от змии, те са използвали техники за машинно обучение, за да проектират изкуствени молекули, които биха неутрализирали опасните протеини.
„За да увеличим обхвата на неутрализация [на различни отрови], ние се насочихме към консенсусна последователност, получена от 86 различни змийски токсина“, пишат Васкес Торес и колегите й.
За да изберат потенциално подходяща геометрия за изкуствената молекула, учените са използвали известния алгоритъм AlphaFold2, за чието създаване е присъдена Нобеловата награда за химия през 2024 г. Подбраните по този начин вещества са тествани in vitro. След като получили окуражаващи резултати, учените преминали към експерименти с мишки.
Избраните синтетични молекули (учените ги наричат SHRT и LNG) са защитили 100% и 80% от мишките след смъртоносната инжекция. Суарес и колегите му подчертават, че разработените от тях протеини „са изключително стабилни и могат да се произвеждат евтино, което е ключово за ефективното справяне с проблема с отравянето със змийска отрова“.
Те се надяват, че методът им ще помогне за „демократизирането на разработването и откриването на лекарства, което ще позволи на изследователите в страни с ниски и средни доходи да дадат по-голям принос за разработването на ефективни лечения за отравяне от ухапвания от змии“.
Източник: Медуза
