Учёные нашли в крови гремучников белки, которые нейтрализуют змеиный яд в 10 раз эффективнее современных противоядий

Укусы ядовитых змей остаются серьёзной глобальной проблемой. По данным Всемирной организации здравоохранения, ежегодно от укусов гремучников и других ядовитых змей погибает от 80 000 до 140 000 человек, а сотни тысяч выживших остаются с постоянными инвалидностью. Большинство пострадавших живут в сельских районах, где доступ к эффективным противоядиям затруднён.

Почему существующие противоядия неэффективны

Современные противоядия производятся путём введения змеиного яда крупным животным и последующего сбора антител, которые те вырабатывают. Этот метод имеет существенные недостатки: производство дорогостоящее, качество и эффективность варьируются, препараты не одинаково хорошо действуют против различных токсинов разных видов змей и могут вызывать серьёзные иммунные реакции.

Как гремучники защищают себя от собственного яда

В 2022 году лаборатория Шона Б. Кэррола, профессора биологии Университета Мэриленда, обнаружила белок под названием FETUA-3. Этот белок блокирует активность многих металлопротеиназных токсинов, содержащихся в яде западного гремучника, а также может связываться и подавлять токсины из яда нескольких других видов гремучников.

Комбинация белков оказалась ключом

Исследователи, включая Элду Санчес, директора Национального центра исследований природных токсинов Техасского университета A&M в Кингсвилле, изучили, какой вклад каждый белок FETUA вносит в устойчивость к яду. Отдельные белки могли противодействовать определённым эффектам яда: один мог снизить кровотечение, другой — нарушить активность ферментов. Однако ни один белок FETUA в отдельности не мог полностью предотвратить смерть от ядовитого укуса.

Ситуация изменилась, когда исследователи объединили несколько белков FETUA. Такие комбинации оказались намного эффективнее в блокировании вредоносных эффектов яда, чем отдельные белки.

Сложность змеиного яда

Поиск оптимальных комбинаций осложняется тем, что змеиный яд чрезвычайно сложен. Один яд может содержать около 100 белков токсинов, принадлежащих к нескольким семействам белков, и состав яда различается у разных видов змей. В текущем исследовании учёные сосредоточились на металлопротеиназах — одном из важных семейств токсинов яда. Они планируют использовать ту же стратегию для воздействия на другие семейства токсинов.

Результаты лабораторных испытаний

В лабораторных экспериментах оптимизированные комбинации белков были примерно в 10 раз более мощными, чем современное противоядие от укусов гремучников, полученное из сыворотки овец. Смеси полностью нейтрализовали летальные эффекты яда гремучника и обеспечили широкую защиту от яда нескольких видов гадюк, включая виды, разделённые миллионами лет эволюции.

Перспективы коммерциализации

Шон Кэррол отметил, что первые коммерческие применения противоядия на основе природных механизмов защиты могут появиться в ветеринарной медицине, а лечение укусов змей у людей может последовать позже. Исследователь предполагает, что будущие противоядия смогут защищать от более широкого спектра ядов, при этом будучи безопаснее, дешевле и проще в производстве в больших масштабах, чем многие современные препараты. Исследование опубликовано в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences и финансировалось Медицинским институтом Говарда Хьюза и Центром исследований гадюк.