Antiveninul inovator pe bază de nanobody oferă o protecție extinsă împotriva cobrei indiene
Mușcăturile de șarpe reprezintă o boală tropicală neglijată, provocând sute de mii de decese și incapacități în fiecare an. India raportează aproape 50.000 de decese anual, cel mai mare număr de mușcături de șarpe din lume.
Într-o dezvoltare semnificativă, cercetătorii de la Centrul pentru Științe Ecologice (CES) din cadrul Institutului Indian de Știință (IISc) și colaboratorii de la Universitatea Tehnică din Danemarca (DTU) au dezvoltat un antivenin recombinant pe bază de nanobody care oferă o protecție largă împotriva veninului speciilor de cobra și king cobra din India. Studiul a fost publicat în Science Translational Medicine.
Fiecare specie de șarpe produce un cocktail distinct de toxine care atacă nervii, sângele sau țesuturile, ceea ce face dificilă dezvoltarea unui tratament unificat. Antiveninurile actuale, derivate din animale, au și ele dezavantaje, cum ar fi variabilitatea între loturi, efectele secundare și acoperirea limitată a speciilor. Producția lor este costisitoare și depășită, bazându-se pe muls de venin și imunizarea animalelor, având randamente scăzute de anticorpi activi.
Pentru a rezolva această problemă, Kartik Sunagar a colaborat cu Andreas Laustsen pentru a ingineriza anticorpi care să funcționeze împotriva veninului produs de diverse specii de cobra din India.
Spre deosebire de antiveninurile convenționale, acești anticorpi recombinanți pot fi fabricați folosind sisteme de expresie microbiale și umanizate, fără a necesita imunizarea repetată a animalelor, cum ar fi caii. Componentele suplimentare ale anticorpilor pot fi adăugate pentru a extinde protecția și către alți șerpi medicali importanți, permițând ca viitoarele antiveninuri recombinante să fie adaptate pentru diferite regiuni sau specii.
„Tratamentul cu antivenin nu s-a schimbat practic de peste 100 de ani”, afirmă Sunagar. „Aceasta este singurul antivenin de nouă generație pe care îl avem acum, care ar putea aborda problema mușcăturilor de șarpe din India.”
Într-un studiu anterior, Laustsen și colegii săi au folosit sângele camelidelor (precum alpaca și lama) imunizate cu venin de la diverse specii de șerpi africani, au extras anticorpii produși împotriva veninului și au utilizat celule microbiene pentru a-i produce în masă în laborator. Aceștia au expus anticorpii pe bacteriofagi, i-au expus la veninul de la diverse specii de șerpi și au izolat fragmente specifice de anticorpi care puteau lega și neutraliza toxinele din venin.
În studiul actual, echipele lui Sunagar și Laustsen au folosit același set de anticorpi camelizi, expunându-i la veninul diferitelor specii de cobra din India. Aceștia au descoperit că anticorpii puteau neutraliza toxinele înrudite produse de șerpii indieni.
„Această lucrare oferă un plan pentru cum antiveninurile recombinante pot fi adaptate pentru diferite regiuni ale lumii, vizând familiile de toxine care cauzează boala la speciile locale de șerpi”, spune Laustsen.
Anticorpii sunt de obicei în formă de Y, având proteine cu lanțuri grele și ușoare. Cercetătorii au folosit o porțiune aflată la vârful formei de Y, compusă din proteine cu lanțuri ușoare care se pot lega specific de toxinele veninului. Sunagar și colegii săi au izolat un cocktail de cinci astfel de fragmente de anticorpi, numite nanobody, care puteau lega toxinele din diversele specii de cobra testate. Aceștia au constatat că acest cocktail putea neutraliza activitatea veninului și prevenea legarea veninului de receptorul său țintă.
Echipa a testat apoi cocktailul de anticorpi pe șoareci injectați cu venin și a constatat că acesta proteja animalele împotriva toxinelor de la cobras cu ochelari, cobras monocli și ambele specii de king cobra indiene. De asemenea, a reușit să salveze șoarecii de la moarte chiar și la 30 de minute după injectarea veninului. „Chiar și șoarecii care erau paralizați sau aveau simptome neurotoxice tipice reveneau la o stare complet asimptomatică”, spune Sunagar.
Anterior, cercetătorii au avut adesea nevoie de cantități relativ mari de anticorpi monoclonali pentru a neutraliza veninul de șarpe la șoareci, ridicând îngrijorări cu privire la dozele care ar putea fi necesare în oameni. „Aici, am demonstrat că este posibil să se neutralizeze veninul folosind cantități foarte mici de anticorpi selecționați și ingineri cu grijă. Acest lucru ar putea ajuta la abordarea unor probleme legate de cost și siguranță asociate cu administrarea unor cantități mari de anticorpi”, adaugă el.
„Acest proiect a combinat expertiza în toxinologie, inginerie de anticorpi și știința proteinelor din mai multe țări”, afirmă coautorul Anne Ljungars. „Soluționarea unei probleme globale de sănătate precum mușcăturile de șarpe necesită exact acest tip de colaborare interdisciplinară.”
