Универсальные антитела защитили мышей от змеиного яда

Американские и британские ученые разработали антитело, которое нейтрализует длинноцепочечные трехпальцевые α-нейротоксины, содержащиеся в яде многих змей. Как сообщается в Science Translational Medicine, антитела связывают различные варианты токсинов с высокой аффинностью, блокируют связывание токсина с никотиновым ацетилхолиновым рецептором in vitro и защищают мышей от гибели после воздействия змеиного яда.

Считается, что от укусов ядовитых змей ежегодно погибает 81–138 тысяч людей, еще более 400 тысяч остаются инвалидами на всю жизнь. Наиболее актуальна эта проблема в развивающихся странах Африки к югу от Сахары и Азии. Основным методом терапии при таких укусах выступает введение пострадавшему поликлональных животных антител. Однако на практике у таких противоядий часто встречаются проблемы с безопасностью, эффективностью, стоимостью и распространением. Из-за высокой иммуногенности гетерологичных животных белков и примесей они могут вызывать сывороточную болезнь и тяжелую анафилаксию. Кроме того, только часть антител в противоядиях терапевтически воздействует на токсины яда, из-за чего для достижения полного выздоровления требуются большие дозы препарата, чья эффективность может варьироваться от партии к партии.

Поэтому существует потребность в разработке эффективного противоядия, которое бы учитывало сложный белковый состав ядов змей. Основные семейства токсинов змеиного яда включают фосфолипазы, металлопротеазы, трехпальцевые токсины и сериновые протеазы. Исследования на животных моделях показали, что ингибирование или нейтрализация этих семейств токсинов может снизить смертность и заболеваемость. Представители класса α-нейротоксинов из семейства трехпальцевых токсинов воздействуют на никотиновые ацетилхолиновые рецепторы в нервно-мышечных соединениях. И хотя токсины внутри класса проявляют значительное антигенное разнообразие, активная область белка часто остается высоко консервативной.

Команда ученых под руководством Джозефа Джардина (Joseph Jardine) из Института Скриппса предположила, что разработка антител, нацеленных на эти функционально консервативные области, могла бы решить проблему универсальности противоядий от змеиного яда. В шестнадцати вариантах трехпальцевых токсинов змеиного яда ученые обнаружили два высоко консервативных участка — дисульфидное ядро и выступающей из него второй петлей (loop II), которая отвечает за связывание с никотиновым ацетилхолиновым рецептором.

Антитела против этих вариантов выделили из синтетической библиотеки антител человека, содержащей 6 × 10¹⁰ уникальных антител. В общей сложности ученые наблюдали 3873 уникальные и подходящие последовательности Fab, 16 из этих антител связывали пять основных вариантов токсина. В них встречались человеческие домены переменной-1 тяжелой цепи, область-3, определяющая взаимодополняемость тяжелой цепи и консервативный мотив YxxGxY. Клон антител LB5_95 был одним из наиболее мощных нейтрализующих антител с наивысшим сродством среди всех рекомбинантных вариантов. Шесть высокообогащенных клонов были переформатированы и экспрессированы в виде иммуноглобулинов-G, а затем протестированы на связывание с панелью вариантов трехпальцевых токсинов.

Выяснилось, что клон 95Mat5 связывается со всеми вариантами трехпальцевых токсинов с высокой аффинностью. Затем группы из пяти мышей получали двукратное внутривенное введение α-бунгаротоксина отдельно или с предварительной инкубацией с 95Mat5. У всех животных контрольной группы быстро проявились признаки системной нейротоксичности, и они умерли от отравления в течение четырех часов. Те, кто получал 95Mat5-предварительно инкубированный токсин, преимущественно выживали. Антитело смогло обеспечить защиту от летальных эффектов, включая быстрое ограничение подвижности, паралич задних конечностей и потерю рефлекса выпрямления по сравнению с контролем. Дополнительные эксперименты с другими α-нейротоксинами из змеиного яда показали схожие результаты.

Таким образом, это антитело может стать универсальным противоядием при укусах большинства змей. Необходимы дополнительные доклинические испытания, чтобы провести исследования на людях.

Змеи умеют удивить зоологов. Так, недавно мы рассказывали, что редкая змея насмерть подавилась сколопендрой в национальном парке у побережья Флориды.