Ежегодно в странах Африки к югу от Сахары регистрируется более 300 000 укусов ядовитых змей. Эти инциденты приводят к более чем 7 000 смертей и около 14 000 ампутаций конечностей. Существующие противоядия далеки от совершенства: они производятся из плазмы крови животных, дороги, нестабильны по качеству и часто вызывают побочные реакции, из-за чего их вводят только после появления явных симптомов отравления.
Основную угрозу в регионе представляют змеи семейства Elapidae, к которому относятся мамбы, кобры и ошейниковые кобры. Из примерно 4000 известных видов змей в мире около 10% ядовиты, и 360 из них принадлежат к этому семейству. Их яды содержат небольшие, быстро распространяющиеся по телу токсины. Сами змеи, такие как черная мамба (Dendroaspis polylepis), могут достигать в длину более трех метров и впрыскивать большое количество яда.
Международная исследовательская группа, опубликовавшая свои выводы в журнале Nature, разработала принципиально новое противоядие. Основой для него послужили уникальные антитела, которые естественным образом вырабатываются у лам и альпак. Эти так называемые «антитела только с тяжелой цепью» позволили ученым создать особые инженерные белки — нанотела (VHHs).
Процесс создания препарата начался с иммунизации лам и альпак ядами, собранными у 18 различных видов африканских змей. Затем из образцов крови животных были созданы фаговые дисплейные библиотеки — технология, использующая вирусы-бактериофаги для изучения взаимодействия белков. С помощью этих библиотек исследователи смогли выявить нанотела с широким нейтрализующим действием.
По словам одного из ведущих исследователей, Льюнгарса, нанотела обладают рядом ключевых преимуществ. Они прочно связываются с токсинами, подобно обычным антителам, но их малый размер позволяет быстро и глубоко проникать в ткани, уменьшая локальные повреждения. Производство таких белков обходится дешевле, они стабильны и могут храниться при высоких температурах.
Крайне важным свойством нанотел является их низкая иммуногенность, что делает их более безопасными для человека. Это позволяет вводить препарат превентивно, не дожидаясь развития симптомов, что невозможно с текущими противоядиями из-за риска серьезных аллергических реакций.
Лабораторные испытания на мышах подтвердили высокую эффективность нового средства. Оно предотвратило гибель грызунов, которым вводили яд 17 из 18 протестированных видов змей. Кроме того, препарат значительно уменьшил некроз — омертвение тканей, — который вызывают некоторые из самых токсичных ядов.
В ходе сравнительных тестов новое противоядие на основе нанотел превзошло коммерческий препарат Inoserp PAN-AFRICA по эффективности против ядов всех исследованных змей. На данный момент единственным ограничением является то, что разработанные нанотела пока «лишь частично эффективны» против яда зеленой и черной мамб.
Эти результаты ставят под сомнение устоявшуюся теорию о том, что для создания эффективного универсального противоядия требуется дорогостоящий «коктейль» из большого количества различных антител. Исследование показало, что широкой защиты можно достичь с помощью меньшего числа компонентов.
Следующим логичным шагом являются клинические испытания на людях. Однако главным препятствием на этом пути является не научная сложность, а финансирование.
Как пояснил соавтор исследования и специалист по антителам из Технического университета Дании (DTU) Андреас Хоугор Лаустсен-Киль, привлечь инвестиции для препарата, у которого «бизнес-кейс может быть не фантастическим», крайне сложно. Большинство жертв змеиных укусов проживают в бедных сельских районах с ограниченным доступом к системе здравоохранения, что делает рынок для такого лекарства коммерчески непривлекательным.
Изображение носит иллюстративный характер
Основную угрозу в регионе представляют змеи семейства Elapidae, к которому относятся мамбы, кобры и ошейниковые кобры. Из примерно 4000 известных видов змей в мире около 10% ядовиты, и 360 из них принадлежат к этому семейству. Их яды содержат небольшие, быстро распространяющиеся по телу токсины. Сами змеи, такие как черная мамба (Dendroaspis polylepis), могут достигать в длину более трех метров и впрыскивать большое количество яда.
Международная исследовательская группа, опубликовавшая свои выводы в журнале Nature, разработала принципиально новое противоядие. Основой для него послужили уникальные антитела, которые естественным образом вырабатываются у лам и альпак. Эти так называемые «антитела только с тяжелой цепью» позволили ученым создать особые инженерные белки — нанотела (VHHs).
Процесс создания препарата начался с иммунизации лам и альпак ядами, собранными у 18 различных видов африканских змей. Затем из образцов крови животных были созданы фаговые дисплейные библиотеки — технология, использующая вирусы-бактериофаги для изучения взаимодействия белков. С помощью этих библиотек исследователи смогли выявить нанотела с широким нейтрализующим действием.
По словам одного из ведущих исследователей, Льюнгарса, нанотела обладают рядом ключевых преимуществ. Они прочно связываются с токсинами, подобно обычным антителам, но их малый размер позволяет быстро и глубоко проникать в ткани, уменьшая локальные повреждения. Производство таких белков обходится дешевле, они стабильны и могут храниться при высоких температурах.
Крайне важным свойством нанотел является их низкая иммуногенность, что делает их более безопасными для человека. Это позволяет вводить препарат превентивно, не дожидаясь развития симптомов, что невозможно с текущими противоядиями из-за риска серьезных аллергических реакций.
Лабораторные испытания на мышах подтвердили высокую эффективность нового средства. Оно предотвратило гибель грызунов, которым вводили яд 17 из 18 протестированных видов змей. Кроме того, препарат значительно уменьшил некроз — омертвение тканей, — который вызывают некоторые из самых токсичных ядов.
В ходе сравнительных тестов новое противоядие на основе нанотел превзошло коммерческий препарат Inoserp PAN-AFRICA по эффективности против ядов всех исследованных змей. На данный момент единственным ограничением является то, что разработанные нанотела пока «лишь частично эффективны» против яда зеленой и черной мамб.
Эти результаты ставят под сомнение устоявшуюся теорию о том, что для создания эффективного универсального противоядия требуется дорогостоящий «коктейль» из большого количества различных антител. Исследование показало, что широкой защиты можно достичь с помощью меньшего числа компонентов.
Следующим логичным шагом являются клинические испытания на людях. Однако главным препятствием на этом пути является не научная сложность, а финансирование.
Как пояснил соавтор исследования и специалист по антителам из Технического университета Дании (DTU) Андреас Хоугор Лаустсен-Киль, привлечь инвестиции для препарата, у которого «бизнес-кейс может быть не фантастическим», крайне сложно. Большинство жертв змеиных укусов проживают в бедных сельских районах с ограниченным доступом к системе здравоохранения, что делает рынок для такого лекарства коммерчески непривлекательным.
