盡管蛇的毒液足以奪走人的性命,,但越來越多的研究人員開始研究如何用毒液治病,。
幾年前,巴西圣保羅市布坦坦研究所爬蟲學部門負責人Kathleen Grego被巴西窩面蝰蛇(一種有毒的蝮蛇)咬傷,,蛇的尖牙穿過她的手指甲,,將致命毒液釋放到Grego體內。Grego被送往醫(yī)院并立即接受了抗蛇毒血清注射,,但她的指甲仍留下一條垂直傷疤,,其拇指頂端看起來向一邊凹陷,這是由于毒素侵入了她的肌肉和其他組織,。
巴西窩面蝰蛇毒液中的縮氨酸和蛋白質能侵襲調節(jié)血壓和起凝固作用的分子,,引發(fā)心血管系統(tǒng)的崩潰甚至死亡。其他蛇類產(chǎn)生的毒素則會嚴重破壞神經(jīng)系統(tǒng)的細胞機制,,使受害人癱瘓,。
盡管蛇的毒液足以奪走人的性命,但越來越多的研究人員開始研究如何用毒液治病,。蛇毒腺分泌的復雜混合物中包含一系列氨基酸,,這種氨基酸具有止痛、降低血壓等醫(yī)療價值,。這些有待發(fā)現(xiàn)的縮氨酸或能預防心臟病或治愈癌癥,。新加坡國立大學(NUS)研究員Kini Manjunatha說:“人們已經(jīng)逐漸意識到,蛇毒液中存在大量特異性蛋白質,。我相信,,它是具有醫(yī)藥用途的?!?
近年來,,毒液治病研究已取得長足進展,通過結合兩項新技術——質譜分析法和新一代測序技術,,科學家可以迅速識別毒液中的未知縮氨酸,。研究人員不僅對蛇感興趣,他們還將目光投向了其他動物,。法國學者Pierre Escoubas說,,在自然界中,有毒動物的數(shù)量超過17萬種,;即使保守估計,,毒液平均含有250個縮氨酸,那么這樣“一個巨大的自然圖書館”有超過4000萬種化合物值得探索,。Escoubas創(chuàng)辦了一家毒液科技公司,,該公司旨在利用毒液研發(fā)藥物。
發(fā)展歷史
研究如何用毒液治病的工作始于20世紀60年代,當時巴西研究人員在研究矛頭蝮蛇毒液的作用時發(fā)現(xiàn),,其中包含一些被稱作BPFs的縮氨酸,,BPFs能起到顯著降低血壓的作用?;瘜W家Bristol-Myers Squibb研發(fā)出一種模仿縮氨酸作用原理的小分子——甲巰丙脯酸,,它是首個血管緊張素轉換酶抑制劑,并一直沿用至今,。
1998年,,美國食品藥品監(jiān)督管理局批準了一種名為埃替非巴肽的血液稀釋劑,其以響尾蛇的縮氨酸為原型,。一年后,,一種類似的藥物替羅非班上市。其他一些基于蛇毒的藥物,,包括具有強大效力的止痛藥,,正在進行臨床試驗。
有時,,研究人員已經(jīng)知道努力的方向,,但得出令人滿意的結果卻總是大費周折。布坦坦研究所的Yara Cury在閱讀20世紀初的報道時獲知,,南美響尾蛇的毒液有鎮(zhèn)痛效果,,20世紀90年代,Cury通過動物研究證實其具有減輕疼痛的效果,,然而識別真正發(fā)揮作用的縮氨酸卻花費了數(shù)年時間。澳大利亞布里斯班市昆士蘭大學的Glenn King說:“毒液可能包含數(shù)百上千種縮氨酸,。一個接一個地研究它們將耗費你一輩子的時間,。”
用途廣泛
目前,,蛇毒研究是最熱門的領域之一,,部分原因是毒蛇比其他動物產(chǎn)生的毒液要多。但是,,有毒的蜘蛛,、蝎子、錐形蝸牛及蜈蚣與蛇一樣引人關注,,甚至更甚于蛇,。Escoubas說:“有毒蛇類只有1500種,而有毒蜘蛛?yún)s有5萬種,?!贝送猓┲朊恳坏味疽簝忍N涵的毒素更多,這可能由于它們的獵食對象是昆蟲,。昆蟲的種類極為繁多,,因而需要更豐富的毒素種類。除了蛇之外的有毒生物也都已有相應的醫(yī)用藥物問世,。例如,,從一種有毒蜥蜴身上提取的艾塞那肽能極為有效地應對II型糖尿病。
Escoubas說,,是時候用更系統(tǒng)的方法探索毒素這一巨大寶庫了,。他領導著一個合伙企業(yè),該企業(yè)于2011年從歐盟獲得了600萬歐元資金,,用于VENOMICS項目的研究,。該項目將歷時4年,旨在建立一個毒液縮氨酸庫,,這有助于篩查它們潛在的治療價值,。Escoubas說,該小組計劃研究200種不同的有毒生物,,將發(fā)現(xiàn)約5萬種縮氨酸,,相對于過去50年發(fā)現(xiàn)的3000~4000種毒液縮氨酸,這是一大進步,。
在發(fā)現(xiàn)的5萬種縮氨酸中,,該小組計劃在實驗室內生產(chǎn)出1萬種。到目前為止,,它們已經(jīng)分析了70種動物的毒液,,其中有毒蛇、蜘蛛及一種蜈蚣,,這些動物是從塔系提島和法屬圭亞那等地收集的,。
毒液專家表示,疼痛治療是一個十分有前途的研究領域,。2006年,,研究者發(fā)現(xiàn),在一條名為Nav1.7的蛋白質通道內發(fā)生的突變,,可以導致鈉流入人體細胞中,,使人對所有類型的疼痛反應遲鈍。這個發(fā)現(xiàn)使藥理學家十分興奮,,他們希望在未來通過擾亂Nav1.7通道來應對疼痛,。但是,想要利用小分子堵塞Nav1.7通道,,便不可避免地會影響另外8條類似的蛋白質通道,。
曲折前進
從毒液中提取有醫(yī)用潛力的合成物僅是漫漫長路的開始,。默克公司的縮氨酸工程師Bj?觟rn Hock說,作為一種藥物,,縮氨酸相對于小分子的優(yōu)勢在于具有更多選擇性,,因此副作用較小。但它也有劣勢:生產(chǎn)成本高昂,,有時會引發(fā)免疫反應,。此外,最大的劣勢或許在于它們會在胃中分解,,因此通常采用注射的方式而非口服,。
德國法蘭克福大學醫(yī)院的Johannes Eble認為,這便是為什么大多數(shù)基于蛇毒的未來藥物,,例如甲巰丙脯酸,,采用小分子的形式,為的是模仿縮氨酸的作用原理,。Eble主要研究蛇毒對細胞黏附分子的影響,。但Escoubas相信縮氨酸的弊端能夠被克服??s氨酸化學已獲得了長足發(fā)展,,其合成成本更低。
此外,,一些毒液縮氨酸可能足夠穩(wěn)定,,可以口服。許多毒液縮氨酸含有多重二硫鍵,,它是在氨基酸半胱氨酸中連接硫原子的橋梁,,能使得縮氨酸非常穩(wěn)定,足以對抗腸胃液中酶的降解作用,。目前,,一種從錐形蝸牛體內提取的用于治療神經(jīng)性疼痛的毒素已被證明能夠以口服的形式發(fā)揮藥效。
與此同時,,Manjunatha發(fā)現(xiàn),扁頸眼鏡蛇毒液中所含的縮氨酸具有止痛效果,,且效力是嗎啡的20~200倍,。
已經(jīng)獲得幾十種蛇縮氨酸專利的Manjunatha出生并成長于印度一個被樹林環(huán)繞的小村莊。他說:“因為被蛇咬傷,,很多人失去了四肢甚至死亡,。”當他成為一名研究人員后,,便想弄清是什么使得毒素如此危險,,“為什么人類蛋白質是有益的,而蛇毒中的蛋白質是有害的?”現(xiàn)在,,Manjunatha表示,,他發(fā)現(xiàn)了一個更有趣的問題:在這些致命的縮氨酸中,哪一個對人類的幫助最大,?(段歆涔)