מדענים גילו נוגד ארס אוניברסלי פוטנציאלי

מדענים ב-Scripps Research זיהו נוגדנים המגנים מפני שורה של ארסי נחשים קטלניים.

מדענים מחקריים של Scripps פיתחו נוגדן שיכול לחסום את ההשפעות של רעלים קטלניים בארס של מגוון רחב של נחשים שנמצאים ברחבי אפריקה, אסיה ואוסטרליה.

הנוגדן, שהגן על עכברים מפני הארס הקטלני בדרך כלל של נחשים כולל ממבות שחורות וקוברות מלך, מתואר במאמר שפורסם לאחרונה בכתב העת מדע רפואה מתרגמת. המחקר החדש השתמש בצורות של הרעלים המיוצרים במעבדה כדי לסנן מיליארדי נוגדנים אנושיים שונים ולזהות אחד שיכול לחסום את פעילות הרעלים. זה מייצג צעד גדול לקראת אנטי ארס אוניברסלי שיהיה יעיל נגד הארס של כל הנחשים.

"נוגדן זה פועל נגד אחד מהרעלים העיקריים שנמצאו בנחשים רבים מִין שתורמים לעשרות אלפי מקרי מוות מדי שנה", אומר הסופר הבכיר ג'וזף ג'רדין, דוקטורט, עוזר פרופסור לאימונולוגיה ומיקרוביולוגיה ב-Scripps Research. "זה יכול להיות בעל ערך רב עבור אנשים במדינות בעלות הכנסה נמוכה ובינונית שיש להם את הנטל הגדול ביותר של מקרי מוות ופציעות מהכשות נחש."

השפעה על הבריאות העולמית

יותר מ-100,000 בני אדם בשנה, בעיקר באסיה ובאפריקה, מתים מהרעלת הכשת נחש – מה שהופך אותו לקטלני יותר מרוב המחלות הטרופיות המוזנחות. נוגדי ארס נוכחיים מיוצרים על ידי חיסון בעלי חיים בארס נחשים, וכל אחד מהם פועל בדרך כלל רק נגד מין נחשים בודד. משמעות הדבר היא כי יש לייצר נוגדי ארס רבים ושונים לטיפול בהכשות נחשים באזורים השונים.

ג'ארדין ועמיתיו חקרו בעבר כיצד מנטרלים נוגדנים באופן נרחב נגד הכשל החיסוני האנושי נגיף (HIV) יכול לעבוד על ידי מיקוד לאזורים של הנגיף שאינם יכולים לעבור מוטציה. הם הבינו שהאתגר של מציאת נוגד ארס אוניברסלי דומה לחיפוש שלהם אחר חיסון ל-HIV; בדיוק כמו שחלבוני HIV המתפתחים במהירות מראים הבדלים קטנים אחד עם השני, לארסי נחשים שונים יש מספיק וריאציות שנוגדן הנקשר לאחד לא נקשר בדרך כלל לאחרים. אבל כמו HIV, גם לרעלני נחשים יש אזורים משומרים שאינם יכולים לעבור מוטציה, ונוגדן המכוון לאלו עשוי לפעול נגד כל הגרסאות של הרעלן הזה.

המדע שמאחורי הנוגדן

בעבודה החדשה, החוקרים בודדו והשוו חלבוני ארס ממגוון אלפידים – קבוצה עיקרית של נחשים ארסיים כולל ממבות, קוברה וקראייטים. הם גילו שסוג של חלבון הנקרא רעלני שלוש אצבעות (3FTx), הקיים בכל הנחשים העלובים, הכיל חלקים קטנים שנראו דומים על פני מינים שונים. בנוסף, חלבוני 3FTx נחשבים רעילים מאוד ואחראים לשיתוק של כל הגוף, מה שהופך אותם למטרה טיפולית אידיאלית.

במטרה לגלות נוגדן לחסימת 3FTx, החוקרים יצרו פלטפורמה חדשנית שהכניסה את הגנים ל-16 3FTx שונים לתאי יונקים, שייצרו לאחר מכן את הרעלים במעבדה. לאחר מכן פנה הצוות לספרייה של יותר מחמישים מיליארד נוגדנים אנושיים שונים ובדק אילו מהם נקשרו לחלבון 3FTx מהקרייט בעל הפסים הרבים (הידוע גם כקראיט הסיני או הקראיט הטייוואני), שהיה לו את הדמיון הרב ביותר עם 3FTx אחרים חלבונים. זה צמצם את החיפוש שלהם לכ-3,800 נוגדנים. לאחר מכן, הם בדקו את הנוגדנים האלה כדי לראות אילו זיהה גם ארבע גרסאות 3FTx אחרות. בין 30 הנוגדנים שזוהו במסך זה, אחד בלט כבעל האינטראקציות החזקות ביותר בכל גרסאות הרעלנים: נוגדן בשם 95Mat5.

"הצלחנו להגדיל את האחוז הקטן מאוד של נוגדנים שהיו תגובתית לכל הרעלים השונים האלה", אומרת איירין חאלק, מדענית מחקרי Scripps ומחברת הראשונה של המאמר החדש. "זה היה אפשרי רק בגלל הפלטפורמה שפיתחנו כדי לסנן את ספריית הנוגדנים שלנו נגד רעלים מרובים במקביל."

הצלחה במעבדה וכיוונים עתידיים

ג'ארדין, חאלק ועמיתיהם בדקו את ההשפעה של 95Mat5 על עכברים שהוזרקו להם רעלים מהקרייט רב-הפסים, קוברה יורקת הודית, ממבה שחורה וקוברת מלך. בכל המקרים, עכברים שקיבלו במקביל זריקה של 95Mat5 לא רק היו מוגנים ממוות, אלא גם משיתוק.

כאשר החוקרים חקרו בדיוק כיצד 95Mat5 היה כל כך יעיל בחסימת גרסאות ה-3FTx, הם גילו שהנוגדן מחקה את המבנה של החלבון האנושי ש-3FTx נקשר אליו בדרך כלל. מעניין, נוגדני ה-HIV שג'ארדין חקר בעבר פועלים גם הם על ידי חיקוי חלבון אנושי.

"זה מדהים שלשתי בעיות שונות לחלוטין, מערכת החיסון האנושית התכנסה לפתרון דומה מאוד", אומר ג'רדין. "זה גם היה מרגש לראות שאנחנו יכולים ליצור נוגדן יעיל באופן סינטטי לחלוטין – לא חיסנו אף בעל חיים וגם לא השתמשנו בנחשים."

בעוד ש-95Mat5 יעיל נגד הארס של כל האלפידים, הוא אינו חוסם את ארס הצפעים – הקבוצה השנייה של נחשים ארסיים. הקבוצה של ג'ארדין שואפת כעת לנטרול נרחב של נוגדנים נגד רעלן elapid אחר, כמו גם שני רעלני צפע. הם חושדים ששילוב של 95Mat5 עם נוגדנים אחרים אלה יכול לספק כיסוי רחב נגד רבים – או כולם – ארסי נחשים.

"אנחנו חושבים שקוקטייל של ארבעת הנוגדנים האלה יכול לעבוד כאנטי ארס אוניברסלי נגד כל נחש רלוונטי מבחינה רפואית בעולם", אומר חאלק.

בנוסף לחאלק וג'רדין, מחברי המחקר, "פיתוח סינתטי של נוגדן מנטרל באופן נרחב נגד ארס נחשים ארוכי שרשרת α-נוירוטוקסינים", כוללים את Yen Thi Kim Nguyen, Jordan Woehl, Jessica M. Smith, Karen Saye-Francisco, Yoojin Kim, Laetitia Misson Mindrebo, Quoc Tran, Mateusz Kędzior, Oliver Limbo, Megan Verma, Robyn L. Stanfield, Dennis R. Burton, Devin Sok and Ian A. Wilson of Scripps; Evy Boré, Rohit N. Patel, Stefanie K. Menzies, Stuart Ainsworth, Robert A. Harrison and Nicholas R. Casewell מבית הספר לרפואה טרופית של ליברפול; ו-RR Senji Laxme, Suyog Khochare ו-Kartik Sunagar מהמכון ההודי למדע.

עבודה זו נתמכה במימון מ- המכונים הלאומיים לבריאות (R35 CA231991, U01 AI142756, RM1 HG009490, R35 GM118062, R35 GM118069), הקרן לחקר הסרטן Damon Runyon (2406-20), קרן ג'יין קופין צ'יילדס, המכון הרפואי לסרטן יוז ו-Mark Howard.