Kígyó nélkül sikerült gyógyító kígyómérget előállítani

An expert holds a rattlesnake after venom was extracted from it at the Butantan Institue -which supplies the Ministry of Health, with many snakes' venom for its ditribution countrywide- in Sao Paulo, Brazil, on November 12, 2019. - In 2018 nearly 29,000 people were bitten by snakes in Brazil, of which over a hundred were killed. Most of the cases were in the vast and remote Amazon basin, far away from hospitals stocked with antivenom. (Photo by CARL DE SOUZA / AFP)

A kígyómérgek gyógyszer-alapanyagként és az ellenmérgek kutatásához is fontosak, de eddig csak a kígyók méregfogának lefejésével juthattunk hozzájuk. Holland kutatók most kígyó-őssejtekből petricsészében növő miniszerveket – organoidokat – hoztak létre, amelyek mérget termelnek.

Az utrechti (Hollandia) Hubrecht Intézet Hans Clevers vezette kutatócsoportja nemzetközi együttműködéssel olyan módszert fejlesztett ki, melynek segítségével laboratóriumi körülmények között lehetséges kígyómérget előállítani.

A módszer alapját szövetkultúrában tenyészthető

miniszervek, ún. organoidok képezik, amelyek a kígyó méregmirigyének miniatürizált másai, és annak rendje és módja szerint termelik a kígyóméreg toxinjait.

A méregmirigy-organoidok többféle kígyófajból létrehozhatók, és tetszőleges ideig fenntarthatók. Az eredményeket, amelyek egyaránt lehetővé teszik a kígyómarások pusztító következményeinek enyhítését és a mérgek gyógyászati célú kutatását, a Cell folyóirat legfrissebb számában publikálták a kutatók.

Kígyómérget termelő organoidok Forrás: Ravian van Ineveld, © Princess Máxima Center

A kígyók iránti félelemmel vegyes érdeklődés egyidős az emberiséggel. Mindmáig évente legalább 100 ezer emberrel végez kígyómarás, és további 400 ezret tartósan károsít, miközben mérgeik, amelyeket az ókori görögök óta hasznosít az orvoslás, számos létfontosságú gyógyszer alapanyagai.

A kígyóméregből készülő, vagy azok által inspirált gyógyszerek között szerepelnek például vérnyomáscsökkentők és vérzéscsillapítók.

Mostanáig azonban komoly technikai nehézségekbe ütközött a kígyómérgek teljes potenciáljának kihasználása a gyógyszerfejlesztés és az ellenméreg-kutatás számára. Az egyik akadályt a kígyóméreg lefejésének körülményes és veszedelmes procedúrája jelentette, de hasonlóan nehézkes a mérgek szerkezetét és termelését befolyásolni egészen addig, amíg a folyamat a kígyóban zajlik.

Kígyóméreg lefejése a hagyományos módon Forrás: AFP/Carl De Souza

Cleversnek és a laboratóriumában dolgozó három doktorandusz hallgatónak az organoidok, e miniatűr szervutánzatok adták az alapötletet, amelyeket ma már világszerte számos laboratóriumban növesztenek és tanulmányoznak. Az organoidok rendszerint apró, üreges sejtlabdacsok, amelyek tartalmazzák egy szerv létrehozásához szükséges valamennyi alapvető sejttípust, és a hosszas tenyésztés során az eredetihez hasonló szöveti struktúra alakul ki bennük.

Csakhogy organoidokat eddig hüllőből nem, csupán emlősökből készítettek, és kérdés volt, hogy még ha sikerül is hüllő-organoidokat növeszteni, azok vajon hajlandóak lesznek-e mérget termelni.

Felvették hát a kapcsolatot leideni, amszterdami és liverpooli kígyószakértőkkel, akik 9 különböző kígyófajból operáltak ki méregmirigyeket, Cleversék pedig megkísérelték ezek miniatürizált változatait a petricsészében létrehozni.

Kicsit játszani kellett az emberi organoidok növesztésére optimalizált tenyésztési körülményekkel, de végül sikerült olyan feltételeket találni, amelyek mellett a méregmirigy-labdacsok korlátlan ideig fenntarthatók a laborban. „Ahhoz képest, hogy mennyire különbözünk, az emberi és kígyószövetek tenyésztési körülményei megdöbbentően hasonlóak. A legfőbb különbség a hőmérséklet" – ismertette Jens Puschhof a Hubrecht Intézettől. Mivel a kígyók testhőmérséklete alacsonyabb az emberénél, a méregmirigy-organoidok 37°C helyett 32°C-on érzik jól magukat.

Kígyóméreg-mirigy mikroszkópos képe (a zöld és a lilás részek különböző mérgeket termelő területek) Forrás: Joep Beumer, Yorick Post, Jens Puschhof, © Hubrecht Institute

Az organoidokat nagyfelbontású mikroszkóp segítségével vizsgálva a kutatók megállapították, hogy az őket alkotó sejtek tele vannak olyan tömör struktúrákkal, amelyek a méregtermelő sejtek méregtároló hólyagocskáira emlékeztetnek. Többféle analitikai módszerrel sikerült is megerősíteni, hogy az organoidok valóban termelik a kígyóméreg összetevőinek túlnyomó többségét, köztük a hatásért felelős toxinokat. Így első alkalommal nyílt mód annak megfigyelésére, miként járulnak hozzá a mirigy egyes sejtjei a méregtermeléshez.

„Más elválasztásra szakosodott rendszerek, például a hasnyálmirigy vagy a bél tanulmányozásából tudjuk, hogy a hormonok különböző alosztályainak termelésére más és más sejttípusok specializálódnak. Elsőként nekünk sikerült igazolnunk, hogy nincs ez másképp a kígyóméreg toxinjai, és az őket termelő sejttípusok esetében sem"

– magyarázta a csoport egyik tagja, Joep Beumer. A kutatók azt is észrevették, hogy az organoidok tápoldatába adagolt faktorok változtatásával befolyásolni tudják a méreg összetételét. Más csoportokkal együttműködve bizonyították, hogy az organoidok által termelt idegmérgek aktívak, vagyis a kígyók valódi mérgéhez hasonlóan le tudják állítani az idegsejtek tüzelését. A méregnek ez a funkciója a természetben az áldozat megbénítását szolgálja.

Csörgőkígyót tart egy szakértő, miután lefejte a mérgét Forrás: AFP/Carl De Souza

A Clevers-csoport eredményei messzire ható következményekkel bírnak a kígyómérgekkel folytatandó további kutatásra. Az organoidok megtermelhetik az eleddig fáradságos és veszélyes kígyófejéssel kinyert mérget az ellenmérgek és a mérgeken alapuló gyógyszerek fejlesztése számára.

Ezen túlmenően a kígyó-organoidok sikeres tenyésztése lendületet adhat az emlősöktől eltérő gerinces állatcsoportokból – akár egyéb hüllőkből, akár halakból vagy kétéltűekből – származó organoidok kifejlesztésének.

A csoport igazából már hozzá is látott a gyűjtemény kibővítéséhez: a holland Naturalis Biodiverzitási Központban dolgozó hüllőszakértő, Freek Vonk közreműködésével most már 50 mérgező hüllőből – kígyókból és egyebekből – próbálnak organoidokat növeszteni, hogy majd tanulmányozzák az általuk termelt mérgeket. „Lenyűgöző volt látni, hogy a projekt, amit a kígyó méregmirigy-organoidok tenyésztése iránti puszta kíváncsiságunk indított el, miként nőtte ki magát egy olyan technológiává, amelynek számos alkalmazása, köztük egészségügyi felhasználása is lehetséges" – kommentálta Yorick Post, a Hubrecht Intézet munkatársa.