Синтетические антитела могут стать ключом к созданию универсального противоядия

Ученые создали синтетическое антитело, которое может предотвратить паралич и смерть, вызванные ядом аспидовых змей (лат. Elapidae), большого семейства смертельно опасных змей, обитающих по всему миру. Это открытие приближает к разработке единого универсального противоядия, которое могло бы защитить от всех ядовитых змей.

Австралия, Азия и Африка являются домом для многих смертоносных змей. По оценкам, отравление змеиным укусом ежегодно уносит до 138 000 жизней и оставляет еще 400 000 или более человек с постоянной инвалидностью. Теперь ученые идентифицировали антитело, которое может блокировать летальное воздействие основного токсина, вырабатываемого рядом видов змей, обитающих в этих регионах.

«Это антитело действует против одного из основных токсинов, обнаруженных у многочисленных видов змей, которые ежегодно приводят к десяткам тысяч смертей», — сказал Джозеф Джардин, один из авторов исследования. «Это может быть невероятно ценно для людей в странах с низким и средним уровнем дохода, на которые приходится наибольшее бремя смертей и травм от укусов змей».

Большинство современных противоядий от змеиных укусов получают от животных-доноров, таких как лошади и овцы. Животному вводят небольшое количество яда, заставляя его иммунную систему реагировать и выделять антитела, которые собирают и очищают до противоядия фармацевтического качества.

Помимо этических проблем, связанных с использованием животных-доноров (и змей), эти часто спасающие жизни противоядия могут вызвать сильную аллергическую реакцию при применении. Итак, исследователи решили устранить эти ограничения.

Сравнивая белки яда различных аспидов, группы из около 400 преимущественно ядовитых змей, в которую входят мамбы, кобры, коричневые змеи и крайты, исследователи обнаружили, что тип белка – трехпальцевые токсины (3FTx) – присутствует во всех элапидах. Яд содержал участки, которые у разных видов выглядели одинаково. «Суперсемейство» белков 3FTx оказывает различные эффекты; многие из них нейротоксичны, вызывая паралич всего тела.

Затем начался процесс поиска антитела, способного блокировать белок. Исследователи вставили гены 16 различных 3FTx в клетки млекопитающих, которые затем в лаборатории начали производить токсины. Обратившись к библиотеке, содержащей более 50 миллиардов синтетических человеческих антител, они проверили, какие из них связаны с белком многополосного крайта, также известного как китайский или тайваньский крайт, который имел наибольшее сходство с другими белками 3FTx.

Это сузило их поиск примерно до 3800 антител, которые были протестированы, чтобы выяснить, распознают ли они четыре других варианта 3FTx. И тридцать это сделали. Из этих 30 самым сильным взаимодействием между всеми вариантами обладало антитело под названием 95Mat5.

Когда 95Mat5 давали мышам, которым вводили токсины многополосного крайта, индийской кобры, черной мамбы и королевской кобры, во всех случаях грызуны были защищены не только от гибели, но и от паралича. Исследуя эффективность антитела, исследователи обнаружили, что оно имитирует структуру человеческого белка, с которым обычно связывается 3FTx.

Поскольку 95Mat5 представляет собой синтетическое (моноклональное) антитело, для производства противоядия не требуется ни животных-доноров, ни змей.

«Было… интересно, что мы смогли создать эффективное антитело полностью синтетическим путем — мы не иммунизировали животных и не использовали змей», — сказал Джозеф Джардин.

Хотя оно эффективно против нейротоксинов яда аспидов, исследователи подчеркивают, что само по себе это антитело не является универсальным противоядием. Змеиный яд — сложный коктейль; универсальное противоядие требует добавления антител против нескольких основных классов ядов, включая другие группы белков 3FTx, обнаруженных у аспидов, и токсинов, обычно встречающихся у гадюк. Именно над этим сейчас и работают исследователи.

«Поэтому для создания окончательного универсального противоядия, вероятно, потребуется минимум четыре-пять антител, чтобы эффективно покрыть дополнительные классы ядов», — говорят исследователи. «Открытие и разработка 95Mat5 является важным первым шагом в разработке универсального противоядия на моноклональной основе, поскольку оно эффективно нейтрализует один из самых разнообразных и токсичных компонентов змеиного яда».

Исследование было опубликовано в журнале Science Translational Medicine.