Ядовитую железу змей впервые вырастили в лаборатории

Биологи из Нидерландов превратили стволовые клетки змей в искусственный аналог их желез, в которых вырабатывается яд. Создание подобных желез значительно ускорит появление новых лекарств и противоядий, пишут ученые в научном журнале Cell.

"Каждый год от укусов змей умирает свыше ста тысяч человек, большая часть которых – в развивающихся странах. При этом технологии производства противоядий почти не поменялись с XIX века. Абсолютно ясно, что на подобные лекарства существует спрос, который сейчас ничем не удовлетворен", - рассказал один из авторов работы, молекулярный биолог из Утрехтского университета (Нидерланды) Ганс Клеверс.

Яды и токсины многих грибков, змей, рыб и микробов сейчас активно используются в качестве компонентов разных лекарств, лабораторных реактивов и в самых разных других целях. В частности, несколько лет назад французские биологи использовали яд черной мамбы для создания мамбалгина, очень эффективного обезболивающего, котороые не вызывает зависимости.

Их российские коллеги, в свою очередь, нашли другой мощный анальгетик в щупальцах морских полипов – актиний, а также обнаружили в яде морских улиток-конусов очень быстрый аналог инсулина. Все эти вещества, как надеются ученые, помогут создать более эффективные или уникальные лекарства в самое ближайшее время.

Змея в пробирке

Клеверс и его коллеги выяснили, как можно резко ускорить процесс изучения, поиска и даже создания подобных молекул, экспериментируя со стволовыми клетками южноафриканской щитковой кобры (Aspidelaps lubricus) – ядовитой змеи, чей укус опасен для человека, но далеко не всегда становится причиной смерти. Для этих экспериментов ученые использовали несколько оплодотворенных яиц кобры.

"Мы опасались, что не сможем выделить стволовые клетки из будущих ядовитых желез зародышей, так как мы не знали, как они выглядят. Оказалось, что это не было проблемой - клетки начали сразу же делиться и формировать структуры. Более того, аналоги ядовитых желез росли так быстро, что уже через неделю их можно было разделить на части и начать выращивать заново", - продолжает Клеверс.

Биологи превратили эти культуры в полноценные аналоги ядовитых желез змеи, обработав стволовые клетки особым "коктейлем" из сигнальных молекул. Они заставили стволовые клетки превратиться в нужные компоненты ядовитых желез. Чтобы запустить этот процесс, ученые понизили температуру питательной среды с привычных для млекопитающих 37  до 32 °C.

Последующие опыты показали, что миниатюрные копии ядовитых желез щитковой кобры росли очень быстро и производили большие количества яда. Его работу биологи проверили на культурах мышечных клеток мышей и нейронах крыс. Эти успехи заставили ученых вырастить аналогичные органоиды из зародышевых телец ряда других змей, в том числе капских кобр (Naja nivea), одной из самых ядовитых и опасных рептилий Африки, а также техасских гремучников (Crotalus atrox) и прочих опасных змей Нового Света.

Уже сейчас, как отмечают исследователи, подобный подход работает гораздо быстрее, чем выращивание и "доение" змей на фермах. Кроме того, он дешевле, чем производство яда или противоядий при помощи пересадки генов змей в геном микробов и дрожжей. Сейчас нидерландские биологи создают своеобразную "библиотеку" из 50 типов подобных искусственных ядовитых желез разных видов змей. Работа с ней поможет медикам спасать жизни многих тысяч людей, укушенных этими рептилиями, заключают Клеверс и его коллеги.