TEHNIKA koja se koristi za dobivanje zmijskog protuotrova nije se mijenjala još od davnina, a podrazumijeva ručno cijeđenje otrova i ubrizgavanje malih doza u konje ili druge životinje kako bi se izazvala imunološka reakcija. Zatim se krv životinja uzima i pročišćava, kako bi se dobila antitijela koja djeluju protiv otrova.
Proizvodnja zmijskog protuotrova ovako je potencijalno opasna, jer je proces težak, podložan greškama i može izazvati lakše i teže nuspojave. Zbog toga stručnjaci već dugi niz godina ukazuju na potrebu da se osmisli bolji način liječenja od ugriza otrovnih zmija, koji dnevno ubiju oko 200 ljudi.
Konačno, znanstvenici sada primjenjuju istraživanje matičnih stanica i mapiranje genoma na ovom, dugo godina zanemarivanom polju istraživanja i nadaju se da će proizvodnju protuotrova približiti 21. stoljeću, te tako spasiti tisuće, ako ne i stotine tisuća života.
U laboratoriju u Nizozemskoj istraživači su kreirali žlijezde koje proizvode otrov Cape Coral zmije (Aspidelaps lubricus) i osam drugih vrsta otrovnih zmija, koristeći matične stanice. Toksini koje proizvode minijaturne 3D replike zmijskih žlijezdi gotovo su identični onima koje imaju otrovne zmije.
Istovremeno, znanstvenici u Indiji uspjeli su složiti genom indijske kobre, jedne od najopasnijih zmija, koja je odgovorna za najveći broj ugriza u 50.000 smrtnih slučajeva, koliko je zabilježeno u Indiji na godišnjoj razini.
"Ovo su veliki događaji koji donose suvremenu znanost u polje koje je bilo dugo vremena zanemareno", rekao je Nick Cammack, vođa tima za zmijske ugrize pri dobrotvornoj medicinskoj ustanovi Wellcome iz Velike Britanije.
Od raka do zmijskog otrova
Hans Clevers, glavni istraživač iz Hubrecht instituta za razvojnu biologiju i istraživanje matičnih stanica u Utrechtu u Nizozemskoj, nije mogao ni pretpostaviti da će svoj laboratorij koristiti za izradu zmijskih otrova.
Prije desetak godina, on je izumio tehniku za izradu ljudskih organoida – minijaturnih organa koji se sastoje od matičnih stanica pacijenata. To je omogućilo liječnicima na siguran način testirati specifične efekte lijekova izvan ljudskog tijela. Ovo je bilo revolucionarno otkriće za liječenje raka na osobnoj razini svakog pacijenta.
Pa kako je odlučio početi s proizvodnjom žlijezda zmija otrovnica?
Clevers je rekao da je to zapravo bila odluka tri studenta na poslijediplomskom studiju koji rade u njegovom laboratoriju, jer im je dosadilo umnožavati mišje i ljudske bubrege, jetre i crijeva.
"Mislim da su sjeli i zapitali se koja je najuzbudljivija životinja koju možemo proizvesti. Nije čovjek, a nije ni miš. Rekli su da to definitivno mora biti zmija, i to žlijezda koja proizvodi njen otrov", navodi Clevers.
Nakon što su uspjeli doći do nekoliko oplođenih zmijskih jajašaca, istraživači su otkrili da mogu uzeti sitni komad tkiva zmije koji sadrži matične stanice i hraniti organ s istim faktorom rasta koji se koristi za ljudske organoide, samo na nižoj temperaturi. Otkrili su da zmijski organoidi, male kugle široke samo jedan milimetar, proizvode iste toksine kao u zmijskom otrovu.
"Kada ih otvorite imate puno otrova, koji je identičan pravom. Usporedili smo ga direktno s otrovom iste vrste zmija i pronašli smo potpuno iste komponente", rekao je Clevers, koji je prošli tjedan objavio rad u časopisu Cell.
Stanice i DNK, a ne konji
Za zmijski protuotrov kojim trenutno raspolažu liječnici, a koji se proizvodi od konja, veže se visok rizik nuspojava, koje mogu biti blage kao što su osip i svrab, ali i ozbiljnije, poput anafilaksije (teške alergijske reakcije koja ima brz početak i može uzrokovati anafilaktični šok). Također, zmijski protuotrov veoma je skup.
Iz humanitarne organizacije Wellcome procjenjuju da jedna bočica zmijskog protuotrova trenutno stoji 160 dolara, a da je za cijeli tretman potrebno nekad i nekoliko doza. S druge strane, najviše žrtvi od ugriza zmija živi u ruralnim dijelovima Azije i Afrike. Kao da to nije dovoljno, na svijetu postoji manje od polovine potrebnih protuotrova, a oni koje imamo su odgovor za samo 60% vrsta zmija.
U tom kontekstu novo istraživanje bi moglo imati dalekosežne rezultate, a omogućilo bi znanstvenicima napraviti biobanku organoida zmijskih žlijezda za 600 i više otrovnih vrsta zmija, koji bi se mogli koristiti za proizvodnju neograničenih količina zmijskog otrova u laboratorijima, rekao je Clevers.
"Sljedeći korak je iskoristiti ovo znanje i započeti istraživanje novih zmijskih protuotrova koji se temelje na molekularnom pristupu", kaže Clevers.
Da bi se stvorio protuotrov, genetske informacije i organoidna tehnologija mogu se upotrijebiti za izradu specifičnih komponenti otrova koje nanose najveću štetu ljudskom organizmu i od njih proizvesti monoklonska antitijela koja oponašaju imunološki sustav tijela pri borbi protiv otrova, što je metoda koja se već koristi u imunoterapijskim tretmanima kod liječenja raka i drugih bolesti, navod CNN.
Cleversov laboratorij sada planira napraviti organoide žlijezda 50 najotrovnijih životinja na svijetu i ovu biobanku podijeliti s istraživačima širom svijeta. U ovom trenutku imaju kapacitet proizvesti jedan organoid tjedno. Međutim, proizvodnja protuotrova nije područje u koje farmaceutske kompanije žele ulagati, kaže Clevers.
Otrov je kompleksan koktel
Jedan od izazova za stvaranje sintetičkog protuotrova je i sama složenost načina na koji zmije onesposobe svoj plijen. Otrov sadrži nekoliko različitih komponenti koje imaju različita djelovanja.
Istraživači u Indiji složili su genom indijske kobre u pokušaju da dekodiraju njen otrov.
Istraživanje je objavljeno u časopisu Nature Genetics ovaj mjesec i predstavlja najkompletniji genom koji je do sada sastavljen, a sadrži "recept" za zmijski otrov, uspostavljajući vezu između zmijskih toksina i gena koji ih kodiraju. Tim je identificirao 19 od 139 toksičnih gena - one koji nanose štetu ljudskom organizmu. To će pomoći napraviti protuotrov iz žlijezda, jer će biti lakše prepoznati prave proteine.
Oba istraživanja zajedno mogu olakšati istraživanje mogu li se neke od moćnih molekula koje su u zmijskim otrovima koristiti kao lijekovi, omogućavajući zmijama ostaviti svoj trag na ljudsko zdravlje na drugačiji način nego što im je priroda namijenila – spašavajući živote.
Do sada, zmijski otrov je korišten za izradu lijekova protiv hipertenzije (visokog krvnog tlaka) i za srčana stanja kao što je angina.