Инженер-иммунолог по вычислительной технике Джейкоб Гланвилл, живущий в отдаленной деревне, расположенной в высокогорье Гватемалы, часто слышал об инцидентах со змеиными укусами в этом районе. Поскольку ближайший медицинский центр находился в нескольких часах езды, местные жители не могли получить жизненно необходимые лекарства. Став взрослым, Гланвилл понял, что проблема широко распространена за пределами его родной деревни.

От укусов змей ежегодно во всем мире страдают почти два миллиона человек, и почти 100 000 человек умирают. В традиционно используемых противоядиях содержатся антитела животного происхождения, которые могут вызывать серьезные аллергические реакции и могут быть неэффективны против различных токсинов змеиного яда.

Это побудило Глэнвилла основать Centivax, биотехнологическую компанию, которая, помимо прочего, занимается разработкой универсальных средств от змеиных укусов.

«Противоядия всегда меня интересовали», — сказал Глэнвилл. Он задавался вопросом, могут ли антитела, выработанные у людей, переживших змеиные укусы, нейтрализовать некоторые змеиные токсины. В поисках таких людей он случайно нашёл идеального донора.

Теперь, используя антитела из сыворотки человека, который пережил уникальный случай укуса змеи, Глэнвилл и его команда разработали мощное противоядие против токсинов некоторых из самых смертоносных змей в мире. Их результаты, опубликованные в Cell, открывают путь к созданию универсальной сыворотки, которая может обеспечить защиту от различных токсинов змеиного яда.

«Исследование проведено очень хорошо и спланировано, и у них есть действительно хорошие антитела», — сказал Картик Сунагар, исследователь ядов из Индийского института науки, который не принимал участия в исследовании.

Для своего исследования Глэнвилл и его команда связались с Тимоти Фридом, механиком по грузовикам, который с 2000 года занимался необычным побочным проектом. Фрид, который в качестве любителя-змеевода постоянно рисковал получить отравление, а теперь работает герпетологом в Centivax, начал добывать яд из своих змей и неоднократно вводить его себе, надеясь выработать иммунитет.

Через несколько месяцев после того, как Фрид начал свой эксперимент, он случайно получил два укуса кобры подряд — он провёл четыре дня в коме. «Это была большая ошибка», — признал он. После того, как он побывал на волосок от смерти, Фрид продолжил свои эксперименты с новой целью: он хотел помочь другим жертвам змеиных укусов. В течение следующих 17 лет он более 200 раз подвергался укусам своих змей, в том числе тайпанов, мамб и кобр, и ввёл себе около 500 доз с помощью шприца. «[Укусы змей] очень болезненны, как укус пчелы, умноженный на тысячу», — сказал Фриде.

Как только он выработал достаточную устойчивость, Фрайде попытался связаться с учёными, но безуспешно. Глэнвилл узнал об опасных экспериментах Фрайде с укусами змей в 2017 году и связался с ним, чтобы попросить образец крови. «И он ответил: «Я давно ждал этого звонка», — вспоминает Глэнвилл.

Вооружившись предположительно гипериммунной кровью Фриде, исследователи приступили к своим первым экспериментам. «Мы хотели с чего-то начать, поэтому [подумали]: почему бы не начать с наиболее распространённых?» — сказал Питер Квонг, биолог-структуралист из Колумбийского университета и соавтор исследования.

Команда сосредоточилась на изучении ядов 19 самых смертоносных в мире змей, принадлежащих к семейству аспидовых, в которое входит примерно половина всех ядовитых видов, включая мамб, кобр, тайпанов и крайтов.

Исследователи извлекли ДНК, кодирующую антитела, из иммунных клеток Фриды. Используя фаговый дисплей для вставки этих генов в фаги, они создали библиотеку из примерно двух миллиардов антител. Инкубация этой библиотеки с ядовито-токсичными веществами помогла им выделить антитела, которые специфически связывались с токсинами.

Эти антитела связывались с соответствующими токсинами с высокой аффинностью. Когда исследователи изучили кристаллические структуры комплексов «антитело-токсин», они обнаружили, что антитело блокирует участок токсина, который взаимодействует с целевыми нейронными рецепторами у хозяев. Этот участок сохраняется и в других нейротоксинах змей, что позволяет предположить, что антитело может нейтрализовать нейротоксины других видов змей.

«Для меня это был очень волнующий момент, — сказал Глэнвилл. — Универсальное противоядие теперь близко, оно в пределах досягаемости, и у нас есть инструмент, и нам просто нужно продолжать крутить ручку, чтобы найти его».

Затем Глэнвилл и его команда изучили действие антител in vivo. Они вводили мышам яд одной из шести змей — чёрной мамбы или кобры — и лечили животных антителами. В то время как все мыши, которым не вводили антитела, умирали в течение нескольких часов, большинство мышей, получивших антитела против нейротоксина с длинной цепью, выжили.

Чтобы дополнительно усилить действие противоядия, исследователи лечили отравленных мышей антителами против нейротоксинов с короткой цепью и низкомолекулярным препаратом вареспладибом, который противодействует ферментам, содержащимся в некоторых змеиных ядах. Коктейль из двух антител и вареспладиба обеспечил полную защиту от 13 из 19 протестированных ядов, и все мыши выжили после отравления. Он частично защитил мышей от оставшихся шести ядов, продлив их жизнь на несколько часов.

«Когда [мыши] начали жить, это было действительно захватывающе, — сказал Квонг. — Я подумал: «Боже мой, у нас действительно есть что-то, что может работать», — вспоминает он.

«Полученные результаты дополняют уже существующий набор моноклональных антител против змеиных ядов», — сказал Сунагар. Хотя результаты многообещающие, он отметил, что следующим шагом будет проведение клинических испытаний.

Глэнвилл отметил, что модель in vivo, в которой мышам вводили контролируемую дозу яда, имеет некоторые ограничения. «В дикой природе вы не получите контролируемую дозу», — сказал он. В дальнейшем исследователи планируют изучить действие своего коктейля из противоядий на более крупных животных.

Фриде перестал делать себе прививки с 2018 года, после того как сдал кровь для исследований. «В будущем я, возможно, буду делать это только для себя, — сказал он. — Потому что мне нравится знать, что, когда я ввожу себе яд, благодаря этому кто-то будет спасён».

Однако Сунагар выразил обеспокоенность по поводу самовакцинации от змеиного яда. «Это опасно, — предупредил он. — Это сопряжено с большим риском для жизни».