Воздействие на фрагменты ДНК спасает от змеиных укусов
С тех пор как 14 лет назад Дженнифер Дудна и Эммануэль Шарпантье, ныне лауреаты Нобелевской премии, представили возможность изменять фрагменты ДНК с невиданной ранее скоростью и эффективностью (они назвали своё открытие CRISPR — clustered regularly interspaced short palindromic repeats), этот прорыв в области редактирования генов использовался для улучшения методов лечения рака, болезней сердца и серповидно-клеточной анемии. Каждый год находят удивительные применения CRISPR, в том числе модификацию овощей для питания в условиях засушливого климата. Недавно учёные сделали случайное открытие, что данная процедура может лечить опасное для жизни состояние, которое, кажется, сошло со страниц древней мифологии, но с которым сегодня сталкиваются миллионы людей: укусы кобры.
Легендарная змея с развевающимся капюшоном представляет угрозу не только для Индианы Джонса. На самом деле, укусы ядовитых змей — это не шутки. Ежегодно от их укусов погибает около 140 000 человек, а ещё 400 000 остаются инвалидами. Когда кусает кобра, яд змеи вызывает местный отёк и сильную боль. Яд кобры быстро повреждает ткани вокруг места укуса, поэтому время имеет решающее значение.
Поскольку люди, укушенные коброй в дикой природе, часто живут в сельских, изолированных районах тропиков, им может потребоваться много-много часов, чтобы добраться до медицинского учреждения, где они могут получить лечение. Нередко пострадавшие попадают в больницу с обширным отёком в зоне укуса, сильной болью и даже некрозом тканей. Стандартное лечение предполагает внутривенное введение противоядия, которое должно храниться в охлаждённом виде и введено в медицинском учреждении. А поскольку яд кобры быстро повреждает ткани, то такое введение лекарства необходимо сделать максимально быстро.
Исследовательской группе пришла идея изучить человеческое тело, чтобы найти лучшие способы блокировать повреждения, наносимые этими токсинами. Используя CRISPR, они отследили человеческие гены, которые вызывают отмирание тканей. Они выбрали самые устойчивые гены в каждой из клеток кожи в культуре, выливая на них жидкий яд кобры — достаточно, чтобы убить каждую отдельную клетку. Когда некоторые клетки выживали, они выращивали эти клетки в новых культурах, а затем секвенировали их, чтобы посмотреть, смогут ли они найти генетические маркеры, которые отличают их от остальных. В этих скринингах исследователи обнаружили молекулы гепарана и гепарина. Гепарин выделяется во время иммунного ответа, а гепаран существует на поверхности клетки. Обнаружение этих свойств привело их к давно известному препарату гепарину, который используется с 1930-х годов для снижения свёртываемости крови и помогает предотвратить образование тромбов в кровеносных сосудах. Результаты были недавно опубликованы в журнале Science Translational Medicine. Таким образом, клинические испытания показали, что такое воздействие известного уже лекарства может оперативно спасти жизнь при укусе ядовитой змеи.
Но, прежде чем его можно будет использовать для лечения укусов кобры, учёным нужно будет проверить его дальше в полевых условиях. Но тот факт, что это открытие с использованием CRISPR указало им на препарат, который уже распространён и имеет надёжную историю безопасности, даёт всем людям планеты надежду — как на лучшее лечение укусов кобры, так и на поиск способов блокировать яды других змей.
В прошлом, подход к разработке противоядий заключался в определении химического состава яда конкретного вида, а затем в выяснении того, как блокировать содержащиеся в нем специфические токсины. Подход CRISPR фокусируется не на токсинах, а на путях, которые токсины используют для нанесения вреда внутри организма и уничтожения клеток. Сегодня лечение от поражения ядом обычно состоит из антител, полученных от животных. Чтобы их создать, клиницисты вводят животному-донору — часто корове или овце — небольшое количество змеиного яда, что вызывает иммунный ответ. Затем они берут антитела из плазмы крови животного-донора и концентрируют их.
Противоядия спасают жизни, но у них есть много ограничений: помимо того, что их нужно хранить в холодильнике и вводить в клинике, они также дороги и имеют ограниченную эффективность против определённых видов змей. Например, противоядие от яда гремучей змеи, оно не поможет от укуса кобры.
Исследователи предполагают, что в будущем — если все испытания пройдут успешно — гепарин можно будет хранить в деревнях, в автоинъекционных ручках, из которых его можно будет мгновенно вколоть пострадавшему. И, как они надеются, этот подход можно будет повторить, чтобы найти другие более простые методы лечения широкого действия для других видов ядовитых змей. Сейчас данные на основе этого метода собирают на едином, специально для этого выделенном сервере, для дальнейшего изучения. Кроме ядов змей угрозу представляют так же всяческие нейротоксины других существ – от медуз, до морских ежей и ядовитых лягушек. Эксперты по ядам утверждают, что это действительно превосходное исследование, а гибкость гепарина означает, что он может спасти гораздо больше людей от опасных для жизни травм, поскольку его можно хранить в коробке или аптечках. Доставлять такие специальные наборы можно во все населённые пункты сельской местности, где люди подвергаются наибольшему риску.
Многие в научном сообществе уже признали, что CRISPR — это необычный инструмент для исследований и открытий. Некоторые описывают эксперименты с этим методом как «щёлканье переключателями и наблюдение за тем, какой результат последует – загорается зелёный свет или красный». Сейчас уже анонсировано изучение действия ядов гадюк, которые, как и кобры, могут вызывать существенные повреждения тканей и смерть своим ядом, но в там содержатся совершенно другие токсины с иным действием. Сам способ выявляет закономерности в том, как яды выполняют свою грязную работу, что может привести учёных к созданию противоядий (либо подбору из уже существующих лекарств), которые могут лечить более широкий спектр укусов, представляющих опасность для жизни людей и домашних животных.
Читайте далее:
