Sådan Kegle Snail’ s Deadly Venom Kan Hjælpe Os med at skabe Bedre Medicin
I naturen, kegle snegle harpun deres bytte, som den svømmer forbi. I laboratoriet har keglesneglen lært at udveksle gift til middag. Her udvider en snegl sin proboscis og udleder et skud gift i et late.-toppet rør. For at se flere billeder, se venligst det fulde foto essay.,
Keglesnegle har inspireret mennesker i århundreder. Kystsamfund har ofte handlet deres smukke skaller som penge og lagt dem i smykker. Mange kunstnere, herunder Rembrandt, har præsenteret dem i skitser og malerier. Nu finder forskere ved National Institute of Standards and Technology (NIST) også disse dødbringende rovdyr inspirerende, da de søger nye måder at helbrede gamle medicinske problemer ved hjælp af de giftige snegle som modeller.,
“dette er den samme gift, der bruges til at dræbe dinosaurer i ‘Jurassic Park’,” siger NIST-biokemiker Frank Mar.med en chuckle. “Det er skræmmende ting, men den magt kunne bruges til en anden slags godhed i det virkelige liv.”
som alle nistforskere måler Mar.ting. Specifikt måler han RNA og de tilhørende proteiner på arbejde inde i marine dyr. Efterhånden som teknologien er forbedret gennem årene, han og hans team er blevet bedre i stand til at undersøge, analysere og katalogisere molekylerne på arbejde i nogle af havets mindre kendte væsener, inklusive keglesnegle., I år lavede hans laboratorium flere vigtige opdagelser om deres gift, opdagelser, der i sidste ende kan føre til udvikling af nye lægemidler til vanskelige at behandle sygdomme. Ved at efterligne den måde, hvorpå disse små, stille skabninger leverer gift, kan forskere muligvis bedre levere kur.
På en given dag, Marí kan findes vandre op og ned langs rækkerne af burbling akvarium tanke på Hollings Marine Laboratory i Charleston, South Carolina, kontrol med de 60 enkelte kegle snegle, der har boet i sit laboratorium for de seneste 15 år., En gang om ugen, han og hans personale foretager en slags delikat forhandling med dem, handel med en død fisk for en dosis gift, der skal samles i et rør og opbevares væk til brug i igangværende videnskabelige målinger og undersøgelser.
“Keglesnegle er så usædvanlige,” siger Mar.. “De er ikke rigtig som nogen anden væsen på jorden, og at arbejde med dem er næsten som at arbejde med et udenjordisk. Men det er også sjovt. Cone snail system er som en slikbutik til en som mig.”
mere end 800 arter af keglesnegle er blevet fundet over hele verden, mest i varmere, tropiske områder., De er reclusive, ansigtsløse væsener og ikke aggressive, men vil stikke defensivt, når de hentes af en uvidende skalopsamler. De mindste keglesnegle giver et sting, der er omtrent lige så kraftigt som et bi-sting, men sting af større arter kan dræbe et voksent menneske i løbet af få timer. Den dødeligste keglesnegl menes at være” cigaretsneglen ” i Indo-Stillehavet, en snegl omtrent på længden af en mands tommelfinger, der kan levere et toksin så stærkt, at du kun har tid til at afslutte en cigaret, før du dør af angrebet.,
selvom hans samling inkluderer flere arter, er Mar .s specielle fokusområde den lilla keglesnegl (Conus purpurascens). Det er et væsen, der for det meste findes i det østlige Stillehavs kystfarvande ud for Californienbugten ned til Peru og offshore omkring Galapagosøerne, langsomt bevæger sig langs den stenede bund, hvor den vokser til at være et par inches lang. Som alle snegle fra Conus-slægten er disse natlige dyr almindelige, men går ofte uset af afslappede strandgæster.,
På trods af deres egne langsomme tendenser har disse snegle udviklet sig til dygtigt at jage langt hurtigere dyr i mørket ved at skyde en enkelt harpunlignende tand i andre snegle, fisk og orme. Når først byttet er injiceret, bliver byttet øjeblikkeligt lammet og ude af stand til at flygte. Sneglen trækker derefter langsomt det immobiliserede måltid inde i sin skal for at blive fordøjet, hel. Hver tand kasseres efter brug og erstattes straks af en anden. Nogle keglesnegle rejser med 20 eller deromkring af disse tænder indlejret i deres systemer, indlæst og klar til at blive fyret af, når det næste måltid tilfældigvis svømmer sammen.,
i sin oprindelige tilstand ville kegle sneglegift naturligvis ikke gøre en god behandling af menneskelige lidelser. Men ved at pakke den ud lidt efter lidt og måle hver komponent på molekylært niveau, sigter Mar and og hans team på at forstå og katalogisere, hvordan hvert aspekt af denne gift gør sit job.
“Der er meget, vi bare lærer om dem,” siger Mar..
hvorfor er for eksempel kegle sneglegift i stand til at trænge ind i et andet dyrs nervesystem så hurtigt? Og hvordan lammer det et offer så effektivt?, Endnu mere forvirrende er nogle individuelle lilla keglesnegle slet ikke giftige, hvilket Mar.mener kan være relateret til udviklingsstadier i sneglene.
svar til alle disse kegle sneglen spørgsmål kan bruges til at skabe nye lægemidler, der bevæger sig gennem patientens krop i en hurtigere og mere effektiv måde, såsom nye typer af insulin til behandling af diabetes eller bedre behandlinger for neurologiske sygdomme som Alzheimers. Nogle mener, venom forskning kan give nye systemer til levering til lægemidler, der tager sigte på at indskrænke hurtig spredning former for kræft., Andre ønsker at bruge giftens ingredienser til behandling af afhængighed. En komponent af cone snail gift er endda blevet brugt i anti-rynke cremer nu på markedet, der sætter kraften af betændelse til at arbejde under huden, puster ud folder og fine linjer på menneskelige ansigter.
for et papir, der netop er offentliggjort i Scientific Reports, brugte Mar.og hans team keglesnegletoksiner som molekylære prober til at identificere en vigtig overlapning mellem immun-og centralnervesystemet hos mennesker., Deres arbejde demonstrerede for første gang, at et klassisk toksin—et, der normalt er forbundet med centralnervesystemet—også kan have indflydelse i immunsystemet, hvorved nogle celler signaleres på specifikke måder, når visse slags keglesneglepeptider, kendt som conotoksiner, kommer ind i kroppen. De nye oplysninger kan hjælpe med udviklingen af behandlinger til udryddelse af mave -, bryst-og lungekræft samt i bekæmpelsen af tuberkulose, da alle disse sygdomme udløser overproduktion af nogle celler., I stedet for at bruge toksinet som en egentlig kur, ville arbejdet give et køreplan for bedre forståelse (og måske kontrol) væksten af uønskede celler.
en anden undersøgelse, der for nylig blev offentliggjort i Journal of Proteomics, Marí og hans team arbejdede på isolering og karakterisering af et enzym i kegle sneglen venom kaldet Conohyal-P1. De brugte et ultrahøj opløsning massespektrometer, et af de mest kraftfulde værktøjer til rådighed til at identificere og tælle proteiner i en prøve. Et lignende en .ym findes i både løvefisk og bi-giftstoffer., Overraskende findes det også i mange slags pattedyrsperm, hvor det hjælper med at svække cellevægge i æggestokkene og lette indtræden af sæd og vellykket reproduktion.
“Vi vidste, at dette en .ym var i stand til at nedbryde ekstracellulært væv,” siger Mar.og henviser til cellernes yderste membraner. “Vi har nu været i stand til nøje at evaluere en .ymets aktivitet, som alle kan bruge i det fremtidige arbejde. Derudover har vi identificeret en ny undertype, der ikke havde været kendt før.,”
i et tredje papir, der for nylig blev offentliggjort i tidsskriftet Neuropharmacology, vurderede Mar.og hans team toksiner i keglens sneglegift ved at teste dem på centralnervesystemet i frugtfluer. Selvom frugtfluen er meget forskellig fra mennesker på mange måder, kan dets centralnervesystem give en god model til en lang række medicinske undersøgelser, fordi den grundlæggende struktur af celler i frugtflue hjerner ligner strukturen af celler i menneskelige hjerner. Så hvis en frugtflue hjernecelle reagerer på en måde, ved forskere, at en menneskelig celle også vil.,
Mar .s team ønskede specifikt at vide, hvordan conoto .iner interagerer med en række molekylære mål i deres byttes nervesystem. Purple cone snail gift indeholder et stort antal af disse protein byggesten, mere end 2.000 af dem.
“giften er utroligt kompleks,” siger Mar.. “Vi ønskede at besvare spørgsmålet: hvilke dele kunne bruges som medicin?”
i dette tilfælde fandt de, at fluernes reaktion på injektioner af keglesneglegift primært fandt sted i receptorerne, der styrer muskelbevægelse og afhængighed., Sådanne detaljer kan være nyttige i udviklingen af nye lægemidler til Parkinsons sygdom, som ofte hærger muskel-skeletsystemet, hvilket forringer patientens evne til at kontrollere grundlæggende kropsbevægelser. Det kan også hjælpe med udviklingen af effektive nikotinafhængighedsbehandlinger.
“mønsteret på en keglesnegleskal er meget smukt,” siger Mar.. “Men jeg synes, at biologien og biokemien er endnu smukkere, og når vi udforsker alle de forskellige aspekter af giften, kan vi åbne alle mulige nye muligheder for medicinsk brug. Vi er endelig i stand til at knække koden.”