cómo el veneno mortal del Caracol cono puede ayudarnos a construir mejores medicamentos
arpón a su presa mientras nada. En el laboratorio, el caracol cono ha aprendido a intercambiar veneno por la cena. Aquí, un caracol extiende su probóscide y descarga una inyección de veneno en un tubo con tapa de látex. Para ver más fotos, por favor vea el ensayo fotográfico completo.,
Los caracoles cono han inspirado a los humanos durante siglos. Las comunidades costeras a menudo han cambiado sus hermosas conchas como dinero y las han puesto en joyas. Muchos artistas, incluido Rembrandt, los han presentado en bocetos y pinturas. Ahora, los científicos del Instituto Nacional de estándares y Tecnología (NIST) están encontrando estos depredadores mortales inspiradores, también, mientras buscan nuevas formas de curar viejos problemas médicos utilizando los caracoles venenosos como modelos.,
«Este es el mismo veneno utilizado para matar dinosaurios en ‘Jurassic Park'», dice el bioquímico del NIST Frank Marí, con una risa. «Es algo aterrador, pero ese poder podría usarse para un tipo diferente de bien en la vida real.»
Como todos los científicos del NIST, Marí mide las cosas. Específicamente, mide el ARN y las proteínas asociadas que trabajan dentro de los animales marinos. A medida que la tecnología ha mejorado a lo largo de los años, él y su equipo se han vuelto más capaces de examinar, analizar y catalogar las moléculas que funcionan en algunas de las criaturas menos conocidas del Océano, incluidos los caracoles cono., Este año, su laboratorio hizo varios descubrimientos significativos sobre su veneno, descubrimientos que en última instancia podrían conducir al desarrollo de nuevos medicamentos para enfermedades difíciles de tratar. Al imitar la forma en que estas pequeñas y silenciosas criaturas liberan veneno, los científicos pueden ser capaces de ofrecer mejores curas.
en cualquier día, Marí se puede encontrar caminando arriba y abajo de las filas de tanques de acuario en el Hollings Marine Laboratory en Charleston, Carolina del Sur, verificando los 60 caracoles cono individuales que han vivido en su laboratorio durante los últimos 15 años., Una vez a la semana, él y su personal hacen una especie de delicada negociación con ellos, intercambiando un pez muerto por una dosis de veneno que se recoge en un tubo y se almacena para su uso en mediciones e investigaciones científicas en curso.
«Los caracoles cono son tan inusuales», dice Marí. «Ellos no son realmente como cualquier otra criatura en la Tierra, y trabajar con ellos es casi como trabajar con un extraterrestre. Pero eso también es divertido. El sistema de caracol cono es como una tienda de dulces para alguien como yo.»
se han encontrado más de 800 especies de caracoles cono en todo el mundo, principalmente en áreas tropicales más cálidas., Son criaturas solitarias, sin rostro y no agresivas, pero picarán defensivamente cuando sean recogidas por un recolector de proyectiles involuntario. Los caracoles cono más pequeños imparten una picadura que es casi tan poderosa como una picadura de abeja, pero la picadura de especies más grandes puede matar a un humano adulto en cuestión de horas. Se cree que el caracol cono más mortal es el «caracol cigarrillo» del Indo-Pacífico, un caracol aproximadamente de la longitud del pulgar de un hombre que puede entregar una toxina tan fuerte que solo tendría tiempo para terminar un cigarrillo antes de morir por su ataque.,
aunque su colección incluye varias especies, el área especial de enfoque de Marí es el caracol cono púrpura (Conus purpurascens). Es una criatura que se encuentra principalmente en las aguas costeras del Pacífico oriental frente al Golfo de California hasta Perú y en la costa alrededor de las Islas Galápagos, moviéndose lentamente a lo largo del fondo rocoso donde crece hasta ser unos pocos centímetros de largo. Como todos los caracoles del género Conus, estos animales nocturnos son comunes, pero a menudo no son vistos por los bañistas ocasionales.,
a pesar de sus propias tendencias lentas, estos caracoles han evolucionado para cazar hábilmente animales mucho más rápidos en la oscuridad disparando un solo diente similar a un arpón en otros caracoles, peces y gusanos. Una vez inyectada, la presa queda instantáneamente paralizada e incapaz de escapar. El caracol luego lentamente tira de la comida inmovilizada dentro de su cáscara para ser digerida, entera. Cada diente se descarta después de su uso y se reemplaza inmediatamente por otro. Algunos caracoles cono viajan con 20 o más de estos dientes incrustados en sus sistemas, cargados y listos para ser disparados cuando la próxima comida pase a nadar.,
en su estado nativo, el veneno de caracol cono obviamente no sería un gran tratamiento para las dolencias humanas. Pero al desempaquetarlo poco a poco y medir cada componente a nivel molecular, Marí y su equipo pretenden entender y catalogar cómo cada aspecto de este veneno hace su trabajo.
«Hay mucho que estamos aprendiendo sobre ellos», dice Marí.
¿Por qué, por ejemplo, es el veneno del caracol cono capaz de penetrar el sistema nervioso de otro animal tan rápidamente? ¿Y cómo paraliza a una víctima tan eficazmente?, Aún más desconcertante, algunos caracoles cono púrpura individuales no son tóxicos en absoluto, lo que Marí piensa que podría estar relacionado con las etapas de desarrollo en los caracoles.
las respuestas a todas estas preguntas de caracol cono podrían usarse para crear nuevos medicamentos que se muevan a través del cuerpo de un paciente de una manera más rápida y eficiente, como nuevos tipos de insulina para el tratamiento de la diabetes o mejores tratamientos para enfermedades neurológicas como el Alzheimer. , Otros quieren usar los ingredientes del veneno para el tratamiento de la adicción. Un componente del veneno de caracol cono incluso se ha utilizado en Cremas antiarrugas ahora en el mercado que ponen el poder de la inflamación a trabajar debajo de la piel, hinchando pliegues y líneas finas en las caras humanas.
para un artículo que acaba de publicarse en Scientific Reports, Marí y su equipo utilizaron toxinas de caracol cono como sondas moleculares para identificar una importante superposición entre el sistema inmunológico y el sistema nervioso central en humanos., Su trabajo demostró por primera vez que una toxina clásica, generalmente asociada con el sistema nervioso central, también puede tener un impacto en el sistema inmunológico, por lo que algunas células se señalan de manera específica una vez que ciertos tipos de péptidos de caracol cono, conocidos como conotoxinas, ingresan al cuerpo. La nueva información puede ayudar en el desarrollo de terapias para erradicar el cáncer gástrico, de mama y de pulmón, así como en el control de la tuberculosis, ya que todas estas enfermedades desencadenan la sobreproducción de algunas células., En lugar de usar la toxina como una cura real, el trabajo proporcionaría una hoja de ruta para comprender mejor (y tal vez controlar) el crecimiento de células indeseables.
para otro estudio publicado recientemente en el Journal of Proteomics, Marí y su equipo trabajaron en el aislamiento y caracterización de una enzima en el veneno de caracol cono llamada Conohyal-P1. Utilizaron un espectrómetro de masas de ultra alta resolución, una de las herramientas más poderosas disponibles para identificar y contar proteínas en una muestra. Una enzima similar se encuentra en ambos venenos de pez león y abeja., Sorprendentemente, también se encuentra en muchos tipos de espermatozoides de mamíferos, donde ayuda a debilitar las paredes celulares de los ovarios y facilita la entrada de los espermatozoides y la reproducción exitosa.
«sabíamos que esta enzima era capaz de descomponer el tejido extracelular», dice Marí, refiriéndose a las membranas más externas de las células. «Ahora hemos podido evaluar cuidadosamente la actividad de la enzima para que cualquiera la use en trabajos futuros. Además, hemos identificado un nuevo subtipo que no se conocía antes.,»
en un tercer artículo, publicado recientemente en la revista Neuropharmacology, Marí y su equipo evaluaron toxinas en el veneno del caracol cono mediante pruebas en el sistema nervioso central de moscas de la fruta. Aunque la mosca de la fruta es muy diferente de los humanos en muchos aspectos, su sistema nervioso central Puede proporcionar un gran modelo para una amplia variedad de estudios médicos porque la estructura básica de las células en los cerebros de la mosca de la fruta es similar a la estructura de las células en los cerebros humanos. Entonces, si una célula cerebral de la mosca de la fruta reacciona de una manera, los científicos saben que una célula humana también lo hará.,
el equipo de Marí quería saber cómo interactúan las conotoxinas con una variedad de dianas moleculares en el sistema nervioso de sus presas. Purple cone Snail venom contiene una gran cantidad de estos bloques de construcción de proteínas, más de 2,000 de ellos.
«el veneno es increíblemente complejo», dice Marí. «Queríamos responder a la pregunta: ¿qué partes podrían usarse como medicina?»
en este caso, encontraron que la respuesta de las moscas a las inyecciones de veneno de caracol cono tuvo lugar principalmente en los receptores que gobiernan el movimiento muscular y la adicción., Tales detalles podrían ser útiles en el desarrollo de nuevos medicamentos para la enfermedad de Parkinson, que a menudo destruye el sistema músculo-esquelético, perjudicando la capacidad del paciente para controlar los movimientos corporales básicos. También podría ayudar con el desarrollo de tratamientos eficaces para la adicción a la nicotina.
«El patrón en una concha de caracol cono es muy hermoso», dice Marí. «Pero creo que la biología y la bioquímica son aún más hermosas, y a medida que exploramos todos los diferentes aspectos del veneno, podemos abrir TODO tipo de nuevas oportunidades para el uso médico. Finalmente podemos descifrar el código.»