Яд воронкового паука К'гари содержит пептид, который может предотвратить гибель клеток из-за недостатка кислорода. Изображение предоставлено:Бастиан Раст; Институт молекулярной биологии Квинслендского университета

С помощью своего фармакологически сложного яда пауки могут обездвижить самых разных жертв. По самым скромным оценкам, общее количество биоактивных пептидов в яде пауков превышает 10 миллионов.¹ Хотя некоторые из этих ядов смертельны для человека, большинство из них таковыми не являются, и многие из них могут быть невероятно полезными.

Гленн Кинг, биохимик из Института молекулярной биологии Квинслендского университета, изучающий паучий яд, за годы работы открыл химические соединения, которые можно использовать для лечения инсульта, сердечно-сосудистых заболеваний, эпилепсии, боли и многих других болезней. Его работа также привела к созданию терапии, которая может спасти пациентов с сердечным приступом и трансплантированных пациентов.

До того как Кинг добился успеха в лечении людей, его интерес к паучьему яду был связан с насекомыми. Около 20 лет назад Кинг исследовал паучьи яды, чтобы найти соединения, которые могли бы избирательно уничтожать насекомых-вредителей и не причинять вреда полезным опылителям. После успешной разработки таких биоинсектицидов и основания дочерней компании Кинг сменил направление своей деятельности. «Я начал понимать, что эти яды чрезвычайно сложны и большинство содержащихся в них соединений нацелены на класс рецепторов, называемых ионными каналами», — сказал Кинг.

Кинг решил, что они должны использовать золотую жилу — пептиды из яда пауков, воздействующие на эти рецепторы, — для разработки методов лечения людей. Ему и его команде не пришлось долго искать. Примерно в 240 километрах (около 150 миль) к северу от лаборатории «Жуки и лекарства» Кинга в Брисбене находится К’гари — самый большой в мире песчаный остров. На острове обитает воронковый паук, который тысячелетиями был изолирован от материковых воронковых пауков. Местные аборигены называют его mudjar nhiling guran, или длиннозубым пауком. Он использует свои внушительные клыки, чтобы впрыскивать один из самых сложных и смертоносных паучьих ядов в мире. Помимо сложного состава яда, аборигены выбрали этот вид по практическим соображениям: его норы в песке гораздо легче раскопать, чем норы его материкового родственника.

Один из пептидов в яде воронкового паука K’gari выделялся на фоне других при первичном скрининге соответствующих ионных каналов. «Мы нашли эту удивительную молекулу под названием Hi1a и изучили её действие на [мышиной] модели ишемического инсульта, который на сегодняшний день является самым распространённым видом инсульта, — сказал Кинг. — Мы обнаружили, что если ввести эту молекулу через два или четыре часа после инсульта, то можно уменьшить повреждение мозга на 80 процентов».

При ишемическом инсульте нарушается снабжение клеток и тканей головного мозга кислородом, что приводит к повышению кислотности в поражённых тканях. Из-за этого повышается активность кислоточувствительного ионного канала 1a (ASIC1a), что, в свою очередь, вызывает гибель клеток и необратимое повреждение тканей. Блокируя ASIC1a, Hi1a предотвращает прогрессирование повреждений головного мозга после ишемического инсульта — даже в течение восьми часов после приступа.

Кинг и его команда задались вопросом, может ли этот метод быть эффективным при лечении других органов, подверженных ишемическому повреждению. За чашкой кофе со своим новым коллегой Натаном Палпантом, кардиологом-физиологом, изучающим ишемию сердца, Кинг спросил, присутствует ли в тканях сердца тот же ионный канал Hi1a, что и в мозге.

Палпэнт тогда ещё не был уверен, но это пробудило в нём интерес. «Мы начали сотрудничать практически сразу», — вспоминает Кинг. После некоторых предварительных исследований они обнаружили, что ASIC1A не только экспрессируется в человеческом сердце, но и что существует сильная корреляция между сердечными приступами и мутациями в гене, кодирующем ионный канал. «Мы также показали, что можем уменьшить повреждения после сердечного приступа с помощью [Hi1a]», — сказал Кинг.

Вскоре о том, чем они занимаются, узнали и другие потенциальные партнёры. Одним из них был Питер Макдональд, кардиолог и первопроходец в области трансплантации сердца в Институте кардиологических исследований Виктора Чанга. Как только сердце извлекают из донора, оно начинает подвергаться ишемическому повреждению, поэтому Макдональд хотел изучить возможность использования Hi1a для продления жизнеспособности донорских сердец. «[Макдональд] показал, что при трансплантации сердца у грызунов и свиней эта молекула творит чудеса», — отметил Кинг. «На самом деле наиболее серьёзные последствия, вероятно, связаны с трансплантацией сердца».

Команда также использует Hi1a и другие пептиды из яда пауков для лечения различных заболеваний. Работая с ядом тарантула и моделями органоидов головного мозга, Кинг и его коллеги из Института Флори разрабатывают методы лечения наследственных форм эпилепсии, вызванных мутациями в потенциалзависимых ионных каналах. Из яда тарантула также был получен новый ингибитор потенциалзависимых натриевых каналов, вызывающих хроническую висцеральную боль, связанную с синдромом раздражённого кишечника и эндометриозом.²

По словам Кинга, подобные исследования были бы невозможны без последних достижений в области омиксных технологий, которые позволили учёным изучать сложные яды и выявлять их полезные компоненты. Поскольку на сегодняшний день изучена лишь малая часть из миллионов пептидов, содержащихся в яде пауков, возможно, совсем скоро появятся новые методы лечения, которые изменят нашу жизнь. «В настоящее время существует шесть [одобренных] препаратов на основе яда, и некоторые из них оказались невероятно эффективными», — подчеркнул он.

Кинг сказал, что миниатюрный «аналог» Hi1a уже одобрен для проведения первой фазы клинических испытаний при лечении сердечных приступов и трансплантации сердца: «До [начала испытаний на людях] осталось всего три-четыре месяца, и это одновременно воодушевляет и пугает».

Ссылки:

1. Саез Н. Дж. и др. Пептиды из яда пауков как терапевтические средства. Токсины. 2010;2(12):2851-2871.
2. Цзян Ю. и др. Фармакологическое ингибирование потенциалзависимого натриевого канала NaV1.7 облегчает хроническую висцеральную боль у грызунов с синдромом раздражённого кишечника. ACS Pharmacol Transl Sci. 2021;4(4):1362-1378.