ヘビの血液に含まれる特定のタンパク質を組み合わせることで、研究者らは数種の危険なヘビの毒に対する異常に強力な防御を達成した。

この研究は生物学のショーン・B・キャロル特別教授が主導し、雑誌に掲載された。 国立アカデミーのコレクション。この発見は、研究者が世界の一部の地域で依然として大きな健康上の脅威となっている致命的なヘビ咬傷に対する、より強力な抗毒薬の開発に役立つ可能性がある。

「これは、私たちが何十年も苦労してきた問題を自然がすでに解決している素晴らしい物語の一つです」と、UMDのアンドリュー・バロ、メアリー・バロ夫妻、ニコラス・サイモン、スーザン・サイモン夫妻もいるキャロル氏は語った。

ヘビの世界的な問題

ヘビ咬傷は世界の熱帯病の 1 つです。世界保健機関によると、毒ヘビにより推定で毎年 8 万人から 14 万人が死亡し、数十万人の生存者には永久的な障害が残されています。影響を受けた人のほとんどは田舎に住んでおり、有効な抗毒薬の入手が困難です。

既存の解毒剤は命を救いますが、大きな欠点もあります。それらは通常、大型動物をヘビ毒に曝露し、それらの動物が産生する抗体を収集することによって生成されます。これらの治療法は製造コストが高くつく可能性があり、その品質と有効性にはばらつきがあり、異なるヘビ種の異なる毒に対して同様に効果を発揮しない可能性があります。また、重篤な免疫反応を引き起こす可能性もあります。

これらの制限により、科学者はより良い選択肢を模索するようになりました。この場合、研究者らはヘビそのものに目を向けた。

「ヘビが自らの毒に耐性があることは、100年も前から逸話として知られていた」とキャロル氏は語った。 「しかし、長い間、自分たちの血液中に何が循環して自分たちを守っているのか、正確に知る人は誰もいませんでした。」

蛇の血に隠された自然の防御力

2022 年、キャロルの研究室はその答えの一部、FETUA-3 と呼ばれるタンパク質を発見しました。研究者らは、それがニシコナガヘビの毒に含まれる多くのメタロプロテイナーゼ毒素の活性を阻害できることを発見しました。また、他のいくつかのヘビ種の毒からの毒素に結合して阻害することもできます。

「これはヘビが偶発的な中毒から身を守るための進化的な方法だった」と同氏は述べ、これがさらなる疑問を引き起こした。 「自然界が同じヘビに有効な解毒剤を詰め込んでいるのに、なぜ馬の抗体に頼るのか？」

新しい研究では、テキサス大学キングスビル校国立自然毒素研究センター所長のエルダ・サンチェス氏を含む共著者らは、各FETUAタンパク質が毒耐性にどのように寄与しているかを調査した。

研究チームは、個々のタンパク質が毒の特定の効果を打ち消すことができることを発見しました。 1 つは出血を減らす効果があり、もう 1 つは酵素の活性を妨げる可能性があります。しかし、FETUA タンパク質はいずれも、単独では毒咬傷による死亡を完全に防ぐことはできませんでした。

タンパク質の組み合わせにより保護力が大幅に向上

研究者らがいくつかのFETUAタンパク質を組み合わせたところ、結果は変化した。これらの組み合わせは、個々のタンパク質よりも毒の有害な影響をブロックするのにはるかに効果的でした。

ヘビの毒は非常に複雑であるため、最適な組み合わせを見つけるのは困難です。単一の毒には、複数のタンパク質ファミリーに属する約 100 個の毒素タンパク質が含まれている可能性があり、毒の組成はヘビの種によって異なります。

「コンポーネントはそこにあります」とキャロル氏は言いました。 「さまざまな組み合わせをテストし続ける必要があります。」

実験室での実験では、最適化されたタンパク質の組み合わせは、マムシの抗毒よりも約 10 倍強力でした。これらの化合物は、ヘビ毒の致死効果を完全に中和し、また、数百万年の進化によって分離された種を含む、さまざまな種のヘビの毒に対する広範な保護も提供しました。

「これらの阻害剤の一部がヘビの進化の5,000万年にわたって完全に保存されてきたという事実は、これらの動物にとってリスクがいかに現実のものであるかを示しています」とキャロル氏は述べ、ヘビが噛みついたり、毒を盛った獲物を食べたり、共食いなどを通じて口腔組織からどのように自己吸収するかを指摘した。

新世代の抗毒素に向けて

この研究は、有毒毒素の重要なファミリーであるメタロプロテイナーゼに焦点を当てました。研究者たちは現在、他の毒素ファミリーを標的とする、より一般的な戦略を使用しています。

「私たちは、毒蛇の3つの毒系統に対する効果的な解決策の発見に大きく近づいています」とキャロル氏は語った。 「私たちがここで学んだことと、私たちが現在行っている研究を組み合わせることで、その組換え体が自然界に存在するという真の自信が得られます。 [lab-produced] 解毒剤は入手可能です。」

キャロル氏は、「自然の抗毒」の最初の商業応用は獣医学であり、その後に人間のヘビ咬傷の治療も続く可能性があると予想している。

彼は、現在の多くの治療法よりも安全で、安価で、大規模に製造することが容易でありながら、より広範囲の毒から保護する将来の抗毒薬を構想しています。

キャロル氏は、「これほど価値のある車両を作り、世界規模の健康問題の解決に貢献できる」と語った。 「私たちの最も重要な薬の多くは自然から得られたものです。市販の抗毒薬がこれらのヘビに対してこれまで以上に優れていることを嬉しく思います。」

UMD の共著者には、キャロルのほかに、生物学科の教員であるフィオナ・ウッケンとエトゥンデ・アイヌオラが含まれていました。

この研究は、Howard Hughes Medical Institute と Viper Resource Center から資金提供を受けました (助成金番号 P40OD01960-22)。この記事は必ずしもこれらの組織の見解を反映しているわけではありません。