大约150,000个动物物种已经进化了生产毒液的能力©Zoltan Takacs

治愈的叮咬:我们如何将毒液转化为医学

蜜蜂叮咬如何帮助艾滋病毒的战斗?蛇毒可以用来治疗高血压吗?

对我们大多数人来说,医学来自化学家。在那里,我们可以储存在泡罩包装的药片,药膏管和瓶装上无害的液体。但原来的药物来源比当地的药剂师更异落。例如,第一个艾滋病毒药物来自海绵海绵,而一种心脏病药物衍生自毛峡谷植物。

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你不能比毒血动物更加异落,这就是科学家转向他们的关注的地方。毒液是由数十和数百种不同毒素组成的鸡尾酒,通常是蛋白质和较小的氨基酸链,类似于称为肽的蛋白质,以及有机分子,例如激素,抗生素和参与生活代谢功能的蛋白质事物。毒液帮助动物固定或杀死猎物,或在自卫中中和捕食者。

为了有资格作为毒液,而不是毒药,毒素混合物必须“注射”进入另一种动物。大约150,000个动物物种已经进化了机器以产生毒液并将其注射成猎物。有些人很熟悉:蛇与他们的牙齿,或蜜蜂和他们的叮叮当当。其他人不太众所周知:雄性鸭嘴鸭嘴兽与血管轴承的后腿;特定类型泼妇的有毒唾液;美丽但致命的锥形蜗牛将其皮疹般的长视释放到海底上的小鱼......

匈牙利的科学家 - 冒险家Zoltan Takacs博士说,这是一种遗嘱如此良好的药物来源,这是一个伟大的毒品。 “毒液毒素是地球上最有效和精密的靶向分子之一,”他解释道。 “从人类的角度来看,这使毒液毒素是药物发现的理想模板。”

数十亿多年来,毒液中的毒素已经磨练了捕获猎物的高度特异性组成部分。一些毒素攻击神经系统,通过干扰神经到肌肉通信来引起瘫痪。其他人可以防止血液凝固,导致巨大的出血。然而,这是这些相同的危险性质,可以使它们有用。干扰神经系统的物质可以制造出巨大的止痛药,而血液变薄是心脏病治疗的重要组成部分。

Zoltan Takacs博士在动物毒液中的工作带领他建立了世界毒素的银行©Zoltan Takacs
Zoltan Takacs博士在动物毒液中的工作带领他建立了世界毒素的银行©Zoltan Takacs

不要在家里试试这个

但这并不意味着医生很快就会推荐你在房子周围保持一些有毒的蛇和蜘蛛。 “毒液是毒素的复杂混合物,”Takacs说。 “你需要隔离一个特定的毒素来进行安全的治疗剂。”

使用毒液作为药物来源不是一个新的想法。古代文明在药物中使用毒液,并于1981年在英国获得了近期毒液衍生的药物.Takacs表示,现在有20多种不同的药物来自动物毒液,瞄准从心脏病到糖尿病的一切。

但最近,只有科学家才拥有能够通过毒液系统搜索所需的技术,以获得可能的毒品候选人。 Takacs在世界各地收集毒液,通常在偏远地区,让他的双手放在新的毒液样本上。使用设计师毒素技术,他共同发明,Takacs将来自不同毒液动物的天然毒素融入单个分子中。这种技术用于创建巨大的毒素变体图书馆,例如世界毒素银行,可以筛查已知的药物靶标以发现具有最高应许疾病的毒素。

“想象一下,魔法蛇,蝎子和海上蜗牛毒素在一起并结束了植根于自然的变体,但具有新的生物学特性,”Takacs说。 “它几乎可以为您提供手动挑选的奢侈品,并调整一些进化史上的一些最佳分子。”

在大约2000万毒液中留下了大约2000万毒液,看起来我们可能会看到越来越多的药物在我们的浴室橱柜里受到大自然强大的毒液的启发。所以他们可能来自哪里?

1

蜜蜂和黄蜂

患者允许他的手被蜂蜜蜜蜂作为蜜蜂毒液治疗程序的一部分被培养©Getty
患者允许他的手被蜂蜜蜜蜂作为蜜蜂毒液治疗程序的一部分被培养©Getty

目标: 艾滋病毒,乳腺癌,皮肤癌和类风湿性关节炎

在所有有毒叮咬,叮咬和穿刺中,我们大多数人都将熟悉那些来自的人 蜜蜂。然而,蜜蜂毒液含有可以用作混凝艾滋病毒的多样化并有助于治疗类风湿性关节炎的化合物。

超过一半的蜜蜂毒液由叫做甜瓜的肽组成。尽管它的尺寸小,但这种毒素包装了一个平均拳 - 这是刺痛的燃烧感觉的原因。

在美国华盛顿大学医学院研究人员进行的实验室测试中,携带熔融素的金纳米粒子可以穿刺艾滋病毒的保护性包膜,而不会影响人细胞。虽然研究处于其初期,但这些纳米颗粒可以一天成为阴道凝胶的一部分,以防止艾滋病毒传播。

癌症治疗面临的最大挑战之一是如何确保药物只靶向癌细胞,而不是健康的药物。来自巴西的LEEDS大学和圣保罗州立大学的研究人员正在从巴西黄蜂Polybia Paulista的毒液中学习毒素,这可以做到这一点。

它针对癌细胞外部的脂肪分子的结构,在细胞中刺穿孔并使重要分子泄漏出来。那些相同的脂肪分子在健康细胞内部发现,这意味着非癌细胞与黄蜂毒素的关注安全。但是,这是早期的。毒素仅在实验室中进行了测试,所以不要开始欢迎 黄蜂 刚刚进入你的家。

Melittin的刺破性能也可以看到它在癌症治疗中有用。当通过纳米颗粒递送时,已显示在用乳腺和皮肤癌的小鼠中缩小肿瘤。它还可以阻断具有类风湿性关节炎的细胞和动物中的炎症机制。

2

锯鳞蛇蛇被留下的毒液\ jeffrey l. rotman / corbis
锯鳞蛇蛇被留下的毒液\ jeffrey l. rotman / corbis

目标: 血压,血液凝固,慢性疼痛

如果你被要求想到一个有毒的动物,那就相当有可能是蛇是第一个斯普林斯的思想。他们也可能是科学家中最受研究的,寻找新药。

许多药物来自蛇毒液靶向心血管系统。由于血压严重下降,那些被蛇被咬伤的香蕉种植园的工人经常被淹没。这使得研究人员在坑毒蛇毒液中的毒性 Bothrops Jararaca。该药物基于IT - 血压药物Captopill - 通过阻止通常预防血管扩张的分子来作用,使它们扩大和降低血压。这是第一个基于毒液的药物,并持续成为市场上最流行的药物之一。

在美国发现的东南部的侏儒响尾蛇队具有巨大的毒液,阻止血液凝结并导致丰富的出血。其毒素之一已被发展成一种叫做ePtifibatide的药物,这些药物用于有突然心脏病发作的风险的人。它阻止血液中的血小板粘在一起,防止血凝块导致心脏病发作和中风。从锯鳞片Viper的毒液中具有类似的毒素,具有相同的目标并且是药物替洛菲班的基础。

目前在临床试验中的另一种心脏病药物是Cenderitide,其由来自来自人血管细胞的另一种肽融合的东部绿色曼巴的肽制成。和法国 分子和细胞药理学研究所 在小鼠研究后,研究了来自黑色曼巴的毒素作为可能的新止痛药,发现它与吗啡一样强大。

3

锥蜗牛

一个物种,康士群地理位置,被称为“卷烟蜗牛”,因为它的刺痛的人类受害者只有时间在他们去世之前抽一支烟©Getty
一个物种, Conus Geographus.,被称为“卷烟蜗牛”,因为它的刺痛的人类受害者只有时间在他们去世之前抽烟©Getty

目标: 慢性疼痛,阿尔茨海默,帕金森,精神分裂症和肺癌

这些捕食性食肉海洋蜗牛主要发现,主要是在温暖的印度和太平洋,他们的毒素已经证明是有用的止痛药。他们的“咬”来自一个改进的牙齿,被剥离了蜗牛的嘴巴,并将毒液注入其猎物,通常是鱼,瞬间瘫痪。一旦固定,猎物就可以被蜗牛吞噬和消化。

虽然这是对鱼的坏消息,但其中一些相同的毒素已经显示出人类的痛苦效应。市场上有一种药物,这种类吗啡般的ZICONOTIDE,用于通过将其指向脊髓液体施用来治疗严重的慢性疼痛。它是一种来自毒液的肽的合成拷贝 Conus Magnus.,也称为神奇的锥体。

犹他大学正在调查另一个蜗牛毒素,因为它能够影响大脑中的烟碱受体,以及参与烟草成瘾,可以在阿尔茨海默病,帕金森病,精神分裂症和肺癌中发挥作用。随着每个锥形蜗牛种类产生自己独特的毒液,可能更多的是他们来自哪里。

4

蜘蛛,蝎子和蜈蚣

Deatstalker Scorpion的毒液用于使肿瘤涂漆©Getty
Deatstalker Scorpion的毒液用于使肿瘤涂漆©Getty

目标: 癌症,肌营养不良,慢性疼痛,勃起功能障碍

蝎子毒液可以是用作标记脑肿瘤细胞进行手术的一种方式,因为外科医生识别肿瘤末端和健康细胞开始的地方是艰难的。如果他们在谨慎的一边错误,癌细胞留下了。如果他们过于刀开心,那么健康的细胞就会脱离 癌症。氯毒素是来自喜爱的死亡者蝎子的毒液的组分,与肿瘤细胞结合。添加荧光标签意味着肿瘤'点亮',允许外科医生清楚地看到他们的界限。这是由研究人员开发的“肿瘤涂料” Fred Hutchinson癌症研究中心 在美国,已经在动物中进行了测试,现在正在人们中试验。

蜘蛛毒液还似乎是药物发育的丰富化合物来源,毒素被认为有可能各种治疗肌肉营养不良,慢性疼痛和勃起功能障碍。

与节肢动物,来自澳大利亚和中国昆士兰州大学的研究人员的研究 昆明动物学研究所 从蜈蚣毒液中指向肽,其具有比吗啡更有效的止痛药,可能没有一些副作用,例如成瘾。中国红头蜈蚣,产生毒液,是一个非常重要的尺寸,距离20cm长20厘米。

5

海葵

海葵©Getty
Sea anemones © Getty

目标: 多发性硬化症,类风湿性关节炎,牛皮癣,狼疮

天然的加勒比地区,太阳海葵在其触手中使用刺痛的细胞来将毒液带到其猎物,在铲入其嘴之前向其猎物,令人惊叹的小鱼和其他海洋生物。

海葵毒液肽继续引起科学家的兴趣。一种承诺的化合物构成了一种叫做达唑类司的实验药物的基础,该试验准备进行II期治疗自身免疫疾病的临床试验。而不是抑制现有的药物等整体免疫系统,它非常选择性地阻断特定类型的免疫细胞中的离子通道,该免疫细胞中的自身免疫疾病如多发性硬化症,类风湿性关节炎,牛皮癣和狼疮。基于西雅图的生物技术公司Kineta正在开发药物。

6

蜥蜴

来自Gila Monster Bite的最后一个已知的人类死亡于1939年©Alamy
来自Gila Monster Bite的最后一个已知的人类死亡于1939年©Alamy

目标: 糖尿病

听说过Gila Monster?这些蜥蜴是美国最大的并且拥有毒液唾液。他们还声称,每年只吃三顿大餐的不寻常能力,同时管理保持血糖稳定。回到20世纪90年代初,研究人员在蜥蜴毒液中发现了一种组成部分,用于模仿血糖水平升高时刺激胰岛素释放的人类激素的活性。 exenatide,基于毒素的可注射药物,帮助人们 糖尿病 保持健康的葡萄糖水平甚至减肥。

  • 本文于2016年6月首次出版

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