Gli scienziati della Scripps Research hanno creato un anticorpo che neutralizza efficacemente il veleno di vari serpenti mortali, portando potenzialmente a un antiveleno universale. Questa svolta offre una soluzione promettente alla sfida globale dell’avvelenamento da morsi di serpente, avvantaggiando in particolare le regioni con la più alta incidenza di morsi di serpente. Credito: Simon Townsley
Gli scienziati della Scripps Research hanno identificato anticorpi che proteggono da una serie di veleni letali di serpente.
Gli scienziati della Scripps Research hanno sviluppato un anticorpo in grado di bloccare gli effetti delle tossine letali presenti nei veleni di un’ampia varietà di serpenti presenti in Africa, Asia e Australia.
L’anticorpo, che proteggeva i topi dal veleno normalmente mortale dei serpenti tra cui mamba neri e cobra reali, è descritto in un articolo recentemente pubblicato sulla rivista Science Translational Medicine. La nuova ricerca ha utilizzato forme di tossine prodotte in laboratorio per selezionare miliardi di diversi anticorpi umani e identificarne uno in grado di bloccare l’attività delle tossine. Rappresenta un grande passo avanti verso un antiveleno universale che sarebbe efficace contro il veleno di tutti i serpenti.
“Questo anticorpo agisce contro una delle principali tossine presenti in numerose specie di serpenti che contribuiscono a decine di migliaia di morti ogni anno”, afferma l’autore senior Joseph Jardine, PhD, assistente Professore di immunologia e microbiologia presso lo Scripps Research. “Questo potrebbe essere incredibilmente prezioso per le persone nei paesi a basso e medio reddito che hanno il maggior numero di morti e feriti dovuti a morsi di serpente”.
Impatto sulla salute globale
Più di 100.000 persone all’anno, soprattutto in Asia e Africa, muoiono a causa del morso di serpente, rendendolo più mortale della maggior parte delle malattie tropicali trascurate. Gli attuali antiveleni vengono prodotti immunizzando gli animali con veleno di serpente e ciascuno generalmente funziona solo contro una singola specie di serpente. Ciò significa che devono essere prodotti molti antiveleni diversi per trattare i morsi di serpente nelle diverse regioni.
Jardine e i suoi colleghi hanno precedentemente studiato come gli anticorpi ampiamente neutralizzanti contro il virus dell’immunodeficienza umana (HIV) possano funzionare prendendo di mira le aree del virus che non possono mutare. Si sono resi conto che la sfida di trovare un antiveleno universale era simile alla loro ricerca di un vaccino contro l’HIV; proprio come le proteine dell’HIV in rapida evoluzione mostrano piccole differenze tra loro, i diversi veleni di serpente hanno variazioni sufficienti per cui un anticorpo che si lega a uno generalmente non si lega agli altri. Ma come l’HIV, anche le tossine dei serpenti hanno regioni conservate che non possono mutare e un anticorpo mirato a quelle regioni potrebbe funzionare contro tutte le varianti di quella tossina.
La scienza dietro l’anticorpo contro morsi di serpente
Nel nuovo lavoro, i ricercatori hanno isolato e confrontato le proteine del veleno di una varietà di elapidi, un importante gruppo di serpenti velenosi tra cui mamba, cobra e krait. Hanno scoperto che un tipo di proteina chiamata tossina a tre dita (3FTx), presente in tutti i serpenti elapidi, conteneva piccole sezioni che sembravano simili tra le diverse specie. Inoltre, le proteine 3FTx sono considerate altamente tossiche e sono responsabili della paralisi di tutto il corpo, rendendole un bersaglio terapeutico ideale.
Con l’obiettivo di scoprire un anticorpo per bloccare 3FTx, i ricercatori hanno creato una piattaforma innovativa che ha inserito i geni per 16 diversi 3FTx nelle cellule di mammifero, che hanno poi prodotto le tossine in laboratorio. Il team si è poi rivolto a una libreria di oltre cinquanta miliardi di anticorpi umani diversi e ha testato quali si legavano alla proteina 3FTx del krait a molte bande (noto anche come krait cinese o krait taiwanese), che presentava il maggior numero di somiglianze con altre proteine 3FTx. Ciò ha ristretto la ricerca a circa 3.800 anticorpi. Quindi, hanno testato quegli anticorpi per vedere se riconoscevano anche altre quattro varianti 3FTx. Tra i 30 anticorpi identificati in quello screening, uno si è distinto per avere le interazioni più forti tra tutte le varianti della tossina: un anticorpo chiamato 95Mat5.
“Siamo stati in grado di approfondire la piccolissima percentuale di anticorpi che erano reattivi in modo crociato per tutte queste diverse tossine”, afferma Irene Khalek, scienziata della Scripps Research e prima autrice del nuovo articolo. “Ciò è stato possibile solo grazie alla piattaforma che abbiamo sviluppato per schermare la nostra libreria di anticorpi contro più tossine in parallelo“.
Successo del laboratorio e direzioni future
Jardine, Khalek e i loro colleghi hanno testato l’effetto di 95Mat5 su topi a cui erano state iniettate tossine provenienti dal krait a molte bande, dal cobra sputatore indiano, dal mamba nero e dal cobra reale. In tutti i casi, i topi che hanno ricevuto contemporaneamente un’iniezione di 95Mat5 non solo sono stati protetti dalla morte, ma anche dalla paralisi.
Quando i ricercatori hanno studiato esattamente come 95Mat5 fosse così efficace nel bloccare le varianti 3FTx, hanno scoperto che l’anticorpo imitava la struttura della proteina umana a cui solitamente si lega 3FTx. È interessante notare che gli anticorpi contro l’HIV ad ampia azione che Jardine ha precedentemente studiato funzionano anche imitando una proteina umana.
“È incredibile che per due problemi completamente diversi, il sistema immunitario umano sia convergente su una soluzione molto simile“, afferma Jardine. “È stato anche emozionante vedere che potevamo creare un anticorpo efficace interamente sinteticamente: non abbiamo immunizzato alcun animale né utilizzato alcun serpente”.
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Sebbene 95Mat5 sia efficace contro il veleno di tutti gli elapidi, non blocca il veleno delle vipere, il secondo gruppo di serpenti velenosi. Il gruppo di Jardine sta ora ricercando anticorpi ampiamente neutralizzanti contro un’altra tossina elapide, oltre a due tossine della vipera. I ricercatori sospettano che la combinazione di 95Mat5 con questi altri anticorpi potrebbe fornire un’ampia copertura contro molti, o tutti, i veleni di serpente.
“Pensiamo che un cocktail di questi quattro anticorpi potrebbe potenzialmente funzionare come antiveleno universale contro qualsiasi serpente rilevante dal punto di vista medico nel mondo“, afferma Khalek.
