Новое рекомбинантное противоядие, предназначенное для борьбы с несколькими видами ядовитых змей, в том числе с африканской плюющейся коброй, изображённой на фото, может сделать лечение укусов змей более безопасным и эффективным. Источник изображения:© iStock, Крейг Кордье

У продавцов каучука в Либерии до фермеров, выращивающих сахарный тростник в Южной Африке, укусы ядовитых змей вызывают постоянное беспокойство.¹ В странах Африки к югу от Сахары, где обитают зеленые и черные мамбы, плюющиеся кобры и гадюки, ежегодно происходит более 300 000 укусов змей.² Поскольку многие из этих укусов происходят в отдаленных районах, сообщения о более чем 7000 смертях и 10 000 ампутациях ежегодно, вероятно, занижены.

Несмотря на то, что противоядия доступны и эффективны при лечении укусов многих ядовитых змей, технология их производства практически не изменилась с момента их изобретения в 1890-х годах. Для создания противоядия необходимо иммунизировать лошадей ядом конкретной змеи, выделить антитела из плазмы крови лошади и ввести эти антитела пострадавшим от укуса змеи.

«Они определённо спасают бесчисленное количество жизней. Однако я видела, как люди [на собственном] опыте убеждались в том, что они впадают в шоковое состояние, потому что в организм человека вводится большое количество гетерологичного [вещества] от другого животного, и иммунная система реагирует на это», — сказала Ширин Ахмади, исследовательница змеиных ядов и разработки антител в Техническом университете Дании. Присутствие в лошадиной плазме антител, не нацеленных на токсины, также снижает общую дозу полезных антител в противоядии.

Чтобы устранить эти недостатки традиционных противоядий, Ахмади и её команда из Технического университета Дании разработали новое противоядие, состоящее всего из восьми нанотел, которые предотвращают смерть мышей от яда 17 из 18 видов аспидовых змей, обитающих в Африке к югу от Сахары.³ Это новое противоядие, представляющее собой смесь небольшого количества рекомбинантных нанотел, которые можно производить in vitro, может стать более безопасным и эффективным средством для лечения укусов змей.

«[Несколько] лет назад, если бы вы сказали мне, что можно создать несколько антител, нейтрализующих яды змей по всему континенту, я бы ответил, что это невозможно», — сказал Картик Сунагар, исследователь ядов из Индийского научного института, который не принимал участия в исследовании. «Исследования последних нескольких лет показали, что это возможно… [но] найти что-то, что будет работать для стольких видов, определённо непросто, — добавил он. — Очень воодушевляет разработка всех этих коктейлей, которые действуют на всём континенте».

Поиск нанотел для нейтрализации ядов и токсинов

Змеиный яд содержит сложную смесь белков, некоторые из которых являются нейротоксинами, вызывающими паралич, цитотоксинами, которые могут привести к значительному повреждению тканей и даже к ампутации, и металлопротеиназами, которые могут вызвать неконтролируемое кровотечение. Несколько исследовательских групп, в том числе группа Сунагара, выявили антитела, которые могут нейтрализовать токсины определённого семейства.⁴

Чтобы выявить антитела широкого спектра действия, способные нейтрализовать токсины из разных змеиных ядов, Ахмади и её команда начали с иммунизации одной альпаки и одной ламы ядом 18 различных видов аспидовых змей, обитающих в Африке к югу от Сахары. У лам, альпак и верблюдов вырабатываются небольшие антитела, состоящие всего из одного домена, в отличие от антител человека или лошади, состоящих из четырёх доменов. Такие антитела называются верблюжьими антителами с тяжёлой цепью или нанотелами. Поскольку нанотела намного меньше лошадиных антител в традиционном яде, исследователи предполагают, что они могут быстрее проникать в ткани и предотвращать обширное повреждение тканей ядом.

Исследователи собрали нанотела у лам и альпак и создали библиотеку фагового дисплея, которую затем смешали с фракциями яда, содержащими наиболее значимые семейства токсичных белков.

«Поначалу масштабы были действительно пугающими, — сказал Ахмади. — Можно ли воздействовать на целые семейства [токсинов] у всех этих разных змей?»

Затем команда вырастила нанотела-кандидаты в Escherichia coli и проверила их способность связываться с токсинами in vitro. Они обнаружили, что многие из них нейтрализуют нейротоксины, а также цитотоксины, повреждающие ткани. Чтобы найти оптимальную комбинацию нанотел, команда смешивала группы нанотел с различными семействами токсинов или целыми ядами, вводила эти смеси мышам и оценивала их выживаемость. В итоге они выбрали восемь различных нанотел в качестве оптимального противоядия.

Как спасти мышей от змеиного яда

Восточная зелёная мамба, изумрудно-зелёная и очень ядовитая змея из стран Африки к югу от Сахары, смотрит в камеру. Из 18 протестированных ядов гадюковых единственным, который не смогло нейтрализовать новое противоядие на основе рекомбинантных нанотел, был яд восточной зелёной мамбы. Wolfgang Wüster

Чтобы определить эффективность противоядия на основе восьми нанотел, команда предварительно смешала каждый из 18 ядов аспидовых змей с коктейлем и ввела эту смесь мышам внутривенно. Они увидели, что все мыши выжили, кроме той, которой ввели смесь с ядом восточной зелёной мамбы (Dendroaspis angusticeps). Затем они провели эксперименты по спасению мышей, которым ввели яд 11 разных змей, а затем внутривенно ввели новое противоядие, что более точно имитирует естественное отравление. Команда исследователей обнаружила, что их коктейль из нанотел предотвращал гибель мышей от шести различных ядов, замедлял действие яда или частично нейтрализовал его в случае с двумя ядами, замедлял смерть от двух ядов и не оказывал никакого влияния на яд D. angusticeps . На самом деле, когда команда провела тот же эксперимент по спасению мышей с помощью доступного в настоящее время противоядия Inoserp PAN-AFRICA, оно лишь частично нейтрализовало действие ядов или замедлило смерть от них.

Наконец, Ахмади и её команда захотели проверить, насколько хорошо их смесь нанотел может защитить от повреждения тканей, вызванного ядом. В экспериментах по предварительной инкубации противоядия с ядом и в экспериментах по спасению животных они увидели, что их новое противоядие значительно снижает или предотвращает повреждение тканей тремя разными ядами.

Ахмади сидела в ресторане со своей сестрой и двоюродной сестрой, когда ей на телефон пришло сообщение с графиком данных о тканях. «Я помню, как подпрыгнула и закричала прямо в ресторане! А потом мне пришлось объяснять, что это те результаты, которые мы искали очень долго», — сказала она.

Хотя это противоядие на основе восьми нанотел показало многообещающие результаты на мышах, Ахмади и её коллеги хотели бы усовершенствовать его, например, уменьшив количество нанотел в смеси. Кроме того, поскольку метаболизм у мышей и людей сильно различается, команда планирует оценить период полураспада и кинетику противоядия на более крупной животной модели.

«[Это] потрясающе — быть частью этого, потому что иногда ты не видишь, ради чего работаешь, но здесь у нас очень чёткая миссия, — сказал Ахмади. — Я очень надеюсь, что все эти усилия принесут реальную пользу людям, которые в ней остро нуждаются».

Ссылки:

1. Гутьеррес Дж. и др. Отравление при укусе змеи. Nat. Rev. Dis. Primers. 2017;3:17063.
2. Чиппо Ж. Оценка бремени змеиных укусов в странах Африки к югу от Сахары: метааналитический подход. Toxicon. 2011;57:586–599.
3. Ахмади С. и др. Рекомбинантное противоядие на основе нанободи для лечения укусов кобры, мамбы и ринхалов. Nature. 2025.
4. Халек И.С. и др. Синтез нейтрализующего антитела широкого спектра действия против длинноцепочечных α-нейротоксинов змеиного яда. Sci. Transl. Med. 2024;16:eadk1867.