Hvordan Membranen Snegl er Dødelige Giften Kan Hjelpe Oss å utvikle Bedre Medisiner
I naturen, membran snegler harpun deres byttedyr som svømmer forbi. I lab, den membran sneglen har lært å utveksle venom for middag. Her, som en snegle utvider sin snabel og utslipp av et skudd av giften inn i et latex-toppet rør. For å se flere bilder, vennligst se hele bildet essay.,
Membran snegler har inspirert mennesker i århundrer. Kystsamfunn har ofte handlet sine vakre skjell som penger og sette dem i smykker. Mange artister, blant annet Rembrandt, har omtalt dem i skisser og malerier. Nå har forskere ved National Institute of Standards and Technology (NIST) er å finne disse dødelige rovdyr inspirerende, så de søker nye måter å kurere gamle medisinske problemer ved hjelp av giftige snegler som modeller.,
«Dette er den samme giften brukes til å drepe dinosaurene i «Jurassic Park», sier NIST biokjemiker Frank Marí, med en humre. «Det er skremmende ting, men at makt kan brukes for en annen type godt i det virkelige liv.»
Som alle NIST forskere, Marí tiltak ting. Spesielt, han måler RNA og tilhørende proteiner på jobb inne i marine dyr. Som teknologien har blitt bedre med årene, han og teamet hans har blitt bedre i stand til å undersøke, analysere og catalog molekyler på jobb i noen av havet er mindre kjente skapninger, inkludert membran snegler., Dette året, hans lab gjort flere viktige funn om deres venom, funn som kan til slutt føre til utvikling av nye medisiner for vanskelig å behandle sykdommer. Ved å etterligne den måte som disse små, rolige skapninger levere gift, forskere kan være i stand til å levere bedre behandling.
På en gitt dag, Marí kan bli funnet gå opp og ned rader av burbling akvarium tanker på Hollings Marine Laboratory i Charleston, South Carolina, kontroll på 60 individuelle membran snegler som har levd i sin lab for de siste 15 årene., En gang i uken, han og hans medarbeidere gjør en slags delikat forhandlinger med dem, handel en død fisk for en dose av giften til å bli samlet i et rør av og legges vekk for bruk i pågående vitenskapelige målinger og undersøkelser.
«Kjegle snegler er så uvanlig,» Marí sier. «De er egentlig ikke som noen annen skapning på Jorden, og jobbe med dem er nesten som å jobbe med en utenomjordisk. Men det er også morsomt. Membranen snegl systemet er som en godtebutikk for noen som meg.»
Mer enn 800 arter av membran snegler har blitt funnet over hele verden, hovedsakelig i varmere, tropiske områder., De er mystiske, faceless skapninger og ikke aggressive, men vil svi defensivt når plukket opp av en uvitende shell collector. Den minste membran snegler gi en brodd som er omtrent like kraftig som en bie stikk, men det svi av større arter kan drepe et voksent menneske i løpet av noen timer. Den dødeligste membran snegl er tenkt å være «sigarett snail» i Indo-Pacific, en snegle omtrent lengden av en manns tommelen som kan levere et toksin så sterkt at du ville bare ha tid til å fullføre en sigarett før dø fra sine angrep.,
Selv om hans samling omfatter flere arter, Marí er spesielt fokusområde er den lilla membran snegl (Konus purpurascens). Det er en skapning for det meste funnet i det Østlige Stillehavet kystnære farvann av Gulf of California ned til Peru og offshore rundt Galapagos-Øyene, sakte beveger seg langs den steinete bunn hvor den vokser til å bli et par inches lang. Som alle snegler fra Konus slekten, disse nattlige dyr er vanlig, men ofte gå usett av casual strandelskere.,
til Tross for deres egen treg tendenser, disse sneglene har utviklet seg til en dyktig hunt langt raskere dyr i mørket ved å avfyre et eneste harpun-som tann i andre snegler, fisk og ormer. Når injiseres, byttedyr blir umiddelbart lammet og ute av stand til å gjøre en ferie. Snegl så sakte trekker immobilisert måltid inne i skallet sitt for å bli fordøyd, hele. Hver tann kastes etter bruk og umiddelbart erstattet av en annen. Noen kjegle snegler reise med 20 eller så av disse tennene innebygd i sine systemer, lastet og klar til å fyres av når neste måltid skjer for å svømme sammen.,
I sin opprinnelige tilstand, membran snegl venom ville selvsagt ikke gjøre en flott behandling for menneskers plager. Men ved utpakking det litt etter litt måling og hver komponent på molekylært nivå, Marí og hans team tar sikte på å forstå og catalog hvordan hvert aspekt av denne giften gjør jobben sin.
«Det er mye vi er bare å lære om dem,» Marí sier.
Hvorfor, for eksempel, er membran snegl gift i stand til å trenge en annen dyrets nervesystem så raskt? Og hvordan føles det å lamme et offer så effektivt?, Enda mer forvirrende, noen individuelle lilla membran sneglene er ikke giftig i det hele tatt, som Marí mener kan være knyttet til ulike stadier av utvikling i snegler.
svar til alle disse membran snegl spørsmålene kan brukes til å lage nye legemidler som beveger seg gjennom pasientens kropp på en raskere og mer effektiv måte, for eksempel nye typer insulin for behandling av diabetes eller bedre behandlinger for nevrologiske sykdommer som Alzheimers. Noen tror venom forskning kan gi ny levering systemer for legemidler som mål å begrense rask spredning former for kreft., Andre ønsker å bruke giften er ingredienser for behandling av avhengighet. En del av membran snegl venom har også blitt brukt i anti-rynke kremer som er på markedet nå som setter makt betennelse til å arbeide under huden, dampet ut bretter og fine linjer på menneskelige ansikter.
For en papir nettopp publisert i Vitenskapelige Rapporter, Marí og hans team har brukt membran snegl giftstoffer som molecular probes for å identifisere en viktig overlapp mellom immunsystemet og sentrale nervesystem hos mennesker., Deres arbeid ble vist for første gang på en klassisk toksin—man vanligvis forbundet med den sentrale nervesystemet—kan også ha en innvirkning på immunsystemet, der noen celler som er signalisert i bestemte måter når visse typer membran snegl peptider, kjent som conotoxins, inn i kroppen. Den nye informasjonen kan hjelpe til med utvikling av terapi for å utrydde mage, bryst og lunge kreft, så vel som i kontroll av tuberkulose, siden alle de sykdommer utløse overproduksjon av enkelte celler., Heller enn å bruke toksin faktisk som en kur, arbeidet ville gi et veikart for bedre å forstå (og kanskje styre) vekst av uønskede celler.
For en annen studie nylig publisert i Journal of Proteomics, Marí og hans team har jobbet på isolering og karakterisering av et enzym i membranen snegl venom kalt Conohyal-P1. De brukte en ekstremt oppløsning mass spectrometer, en av de mest kraftfulle verktøy tilgjengelig for å identifisere og telle proteiner i en prøve. En lignende enzym er funnet i både drakefisker og bee venoms., Overraskende, det er også funnet i mange typer pattedyr sæd, hvor det bidrar til å svekke cellen vegger av eggstokkene og legge til rette for oppføring av sperm og vellykket reproduksjon.
«Vi visste at dette enzymet var i stand til å bryte ned ekstracellulære vev,» sier Marí, med henvisning til den ytterste membraner i cellene. «Nå har vi vært i stand til å nøye evaluere aktiviteten av enzymet for alle å bruke i det videre arbeidet. I tillegg har vi identifisert en ny undertype som ikke hadde vært kjent før.,»
I en tredje papir, nylig publisert i tidsskriftet Neuropharmacology, Marí og hans team evaluert giftstoffer i membranen snegl gift ved å teste dem på det sentrale nervesystem av frukt fluer. Selv om frukten fly er svært forskjellige fra mennesker på mange måter, sin sentrale nervesystemet kan gi en god modell for et bredt utvalg av medisinske studier fordi den grunnleggende strukturen i cellene i bananflue hjerner er lik strukturen i cellene i den menneskelige hjernen. Så, hvis en bananflue hjernen celle reagerer på en måte, forskere vet en menneskelig celle vil, også.,
Marí er laget spesielt ønsket å vite hvordan conotoxins samhandle med en rekke molekylære mål i nervesystemet på byttet sitt. Lilla membran snegl giften inneholder et stort antall av disse protein, byggesteinene, mer enn 2000 av dem.
«giften er utrolig kompleks,» Marí sier. «Vi ønsket å svare på spørsmålet: hvilke deler som kan brukes som medisin?»
I dette tilfellet, fant de at fluene’ svar til injeksjoner av membran snegl venom primært fant sted i reseptorer som styrer muskelbevegelser og avhengighet., Slike detaljer kan være nyttig i utvikling av nye legemidler for Parkinson ‘ s sykdom, som ofte herjinger muskel-skjelett-systemet, svekke pasientens evne til å betjene de grunnleggende kroppens bevegelser. Det kan også hjelpe med utvikling av effektive nikotin avhengighet behandlinger.
«Det mønster på en membran sneglehus er veldig vakker,» Marí sier. «Men jeg tror biologi og biokjemi er enda mer vakker, og som vi utforske alle de forskjellige aspektene av giften, vi kan åpne alle typer nye muligheter for medisinsk bruk. Vi er endelig i stand til å knekke koden.»