jak śmiertelny Jad ślimaka stożka może pomóc nam zbudować lepsze leki
na wolności, ślimaki stożka harpoon ich / align = „left” / W laboratorium ślimak stożkowy nauczył się wymieniać jad na obiad. Tutaj ślimak rozszerza swoją probówkę i wyrzuca zastrzyk jadu do rurki z lateksem. Aby zobaczyć więcej zdjęć, zapoznaj się z pełnym esejem fotograficznym.,
ślimaki stożkowe inspirowały ludzi od wieków. Społeczności przybrzeżne często handlowały swoimi pięknymi muszlami jak pieniądze i umieszczały je w biżuterii. Wielu artystów, w tym Rembrandt, przedstawiało je w szkicach i obrazach. Naukowcy z National Institute of Standards and Technology (NIST) uważają, że te zabójcze drapieżniki również są inspirujące, ponieważ szukają nowych sposobów na wyleczenie starych problemów medycznych za pomocą trujących ślimaków jako modeli.,
– to ten sam jad, którego użyto do zabijania dinozaurów w”Parku Jurajskim” – mówi z zachwytem biochemik NIST Frank Marí. „To straszne rzeczy, ale ta moc może być wykorzystana do innego rodzaju dobra w prawdziwym życiu.”
Jak wszyscy naukowcy NIST, Marí mierzy rzeczy. W szczególności mierzy RNA i związane z nim białka w pracy wewnątrz zwierząt morskich. Wraz z postępem technologicznym na przestrzeni lat, on i jego zespół stali się bardziej zdolni do badania, analizy i katalogowania cząsteczek pracujących w niektórych mniej znanych stworzeniach oceanu, w tym ślimaków stożkowych., W tym roku jego laboratorium dokonało kilku znaczących odkryć na temat ich jadu, odkryć, które mogą ostatecznie doprowadzić do opracowania nowych leków na trudne do wyleczenia choroby. Naśladując sposób, w jaki te małe, spokojne stworzenia dostarczają trucizny, naukowcy mogą być w stanie lepiej dostarczać lekarstwa.
każdego dnia, Marí można znaleźć chodząc w górę iw dół rzędów burczących zbiorników akwariowych w Hollings Marine Laboratory w Charleston, Karolina Południowa, sprawdzając na 60 indywidualnych ślimaków stożkowych, które żyły w jego laboratorium przez ostatnie 15 lat., Raz w tygodniu, on i jego personel prowadzą z nimi delikatne negocjacje, wymieniając martwą rybę na dawkę trucizny, która ma być zebrana w tubce i przechowywana w celu wykorzystania w bieżących badaniach naukowych i badaniach.
„ślimaki stożkowe są takie niezwykłe” – mówi Marí. „Nie są tak naprawdę jak żadne inne stworzenie na ziemi, a praca z nimi jest prawie jak praca z istotą pozaziemską. Ale to też jest zabawne. System ślimaków stożkowych jest jak sklep ze słodyczami dla kogoś takiego jak ja.”
na całym świecie stwierdzono ponad 800 gatunków ślimaków stożkowatych, głównie w cieplejszych, tropikalnych obszarach., Są to samotne, bezimienne stworzenia i nie są agresywne, ale będą żądlić defensywnie, gdy zostaną złapane przez nieświadomego zbieracza muszli. Najmniejsze ślimaki stożkowe wydają żądło, które jest tak potężne jak użądlenie pszczół, ale żądło większych gatunków może zabić dorosłego człowieka w ciągu kilku godzin. Najbardziej śmiercionośny ślimak stożkowy jest uważany za” ślimaka papierosowego ” Indo-Pacyfiku, ślimaka mniej więcej długości kciuka człowieka, który może dostarczyć toksyny tak silnej, że będziesz miał tylko czas, aby skończyć jednego papierosa przed śmiercią od jego ataku.,
chociaż jego kolekcja obejmuje kilka gatunków, szczególnym obszarem zainteresowań Marí jest ślimak purpurowy (Conus purpurascens). Jest to stworzenie spotykane głównie we wschodnich wodach przybrzeżnych Pacyfiku od Zatoki Kalifornijskiej do Peru i na morzu wokół Wysp Galapagos, powoli poruszające się wzdłuż skalistego dna, gdzie dorasta do kilku centymetrów długości. Jak wszystkie ślimaki z rodzaju Conus, te nocne zwierzęta są powszechne, ale często są niewidoczne dla przypadkowych plażowiczów.,
pomimo swoich powolnych tendencji, ślimaki te ewoluowały, aby umiejętnie polować na znacznie szybsze zwierzęta w ciemności, strzelając pojedynczym harpunem-jak ząb do innych ślimaków, ryb i robaków. Po wstrzyknięciu ofiara staje się natychmiast sparaliżowana i nie jest w stanie uciec. Następnie ślimak powoli wciąga unieruchomiony posiłek do swojej skorupy, aby został strawiony, w całości. Każdy ząb jest wyrzucany po użyciu i natychmiast zastępowany przez inny. Niektóre ślimaki stożkowe podróżują z 20 lub więcej zębami osadzonymi w ich systemach, załadowanymi i gotowymi do odpalenia, gdy następny posiłek zdarzy się popłynąć.,
w swoim rodzimym stanie jad ślimaka stożkowego oczywiście nie byłby świetnym sposobem leczenia ludzkich dolegliwości. Ale rozpakowując ją kawałek po kawałku i mierząc każdy składnik na poziomie molekularnym, Marí i jego zespół starają się zrozumieć i skatalogować, jak każdy aspekt tej trucizny wykonuje swoją pracę.
„wiele się właśnie o nich dowiadujemy” – mówi Marí.
Dlaczego na przykład jad ślimaka stożkowego jest w stanie tak szybko przeniknąć układ nerwowy innego zwierzęcia? Jak to skutecznie paraliżuje ofiarę?, Jeszcze bardziej zastanawiające jest to, że niektóre pojedyncze ślimaki z fioletowym stożkiem nie są wcale toksyczne, co według Marí może być związane z etapami rozwoju ślimaków.
odpowiedzi na wszystkie te pytania ślimaka stożka mogą być wykorzystane do tworzenia nowych leków, które poruszają się przez ciało pacjenta w szybszy i bardziej efektywny sposób, takie jak nowe rodzaje insuliny w leczeniu cukrzycy lub lepsze metody leczenia chorób neurologicznych, takich jak Alzheimer. niektórzy uważają, że badania jadu mogą zapewnić nowe systemy dostarczania leków, które mają na celu ograniczenie szybko rozprzestrzeniających się form raka., Inni chcą używać składników jadu do leczenia uzależnień. Jeden ze składników jadu ślimaka stożkowego był nawet stosowany w kremach przeciwzmarszczkowych dostępnych obecnie na rynku, które wprowadzają moc zapalenia do pracy pod skórą, wydmuchując zmarszczki i drobne linie na ludzkich twarzach.
w artykule opublikowanym właśnie w raportach naukowych Marí i jego zespół wykorzystali toksyny ślimaków stożkowych jako sondy molekularne w celu zidentyfikowania ważnego nakładania się układu odpornościowego i ośrodkowego układu nerwowego u ludzi., Ich praca wykazała po raz pierwszy, że klasyczna Toksyna-zwykle związana z ośrodkowym układem nerwowym-może również mieć wpływ na układ odpornościowy, przy czym niektóre komórki są sygnalizowane w określony sposób, gdy pewne rodzaje peptydów ślimaka stożkowego, znane jako konotoksyny, dostają się do organizmu. Nowe informacje mogą pomóc w opracowaniu terapii zwalczania nowotworów żołądka, piersi i płuc, a także w zwalczaniu gruźlicy, ponieważ wszystkie te choroby powodują nadprodukcję niektórych komórek., Zamiast używać toksyny jako rzeczywistego lekarstwa, praca zapewniłaby mapę drogową dla lepszego zrozumienia (i być może kontrolowania) wzrostu niepożądanych komórek.
w innym badaniu opublikowanym niedawno w Journal of Proteomics, Marí i jego zespół pracowali nad izolacją i charakteryzacją enzymu w jadu ślimaka stożkowego o nazwie Conohyal-P1. Użyli ultrawysokiej rozdzielczości spektrometru mas, jednego z najpotężniejszych dostępnych narzędzi do identyfikacji i liczenia białek w próbce. Podobny enzym znajduje się zarówno w jadach lwicy, jak i pszczół., Co zaskakujące, znajduje się również w wielu rodzajach plemników ssaków, gdzie pomaga osłabić ściany komórkowe jajników i ułatwić wejście plemników i udaną reprodukcję.
„wiedzieliśmy, że enzym ten jest w stanie rozkładać tkankę zewnątrzkomórkową”, mówi Marí, odnosząc się do najbardziej zewnętrznych błon komórek. „Teraz byliśmy w stanie dokładnie ocenić aktywność enzymu, aby każdy mógł go wykorzystać w przyszłej pracy. Ponadto zidentyfikowaliśmy nowy Podtyp, który nie był wcześniej znany.,”
w trzeciej pracy, opublikowanej niedawno w czasopiśmie Neuropharmacology, Marí i jego zespół ocenili toksyny w jadu ślimaka stożkowego, testując je na ośrodkowym układzie nerwowym muszek owocowych. Chociaż muszka owocowa bardzo różni się od ludzi pod wieloma względami, jej centralny układ nerwowy może stanowić świetny model dla szerokiej gamy badań medycznych, ponieważ podstawowa struktura komórek w mózgach muszek owocowych jest podobna do struktury komórek w ludzkich mózgach. Jeśli więc komórka mózgowa muszki owocowej zareaguje w jeden sposób, naukowcy wiedzą, że komórka ludzka też zareaguje.,
zespół Marí chciał dowiedzieć się, w jaki sposób konotoksyny oddziałują z różnymi celami molekularnymi w układzie nerwowym ofiary. Jad ślimaka purpurowego stożka zawiera dużą liczbę tych białek budulcowych, ponad 2000 z nich.
„jad jest niezwykle złożony” – mówi Marí. „Chcieliśmy odpowiedzieć na pytanie: które części można wykorzystać jako lek?”
w tym przypadku okazało się, że reakcja much na zastrzyki jadu ślimaka stożkowego miała miejsce głównie w receptorach, które regulują ruch mięśni i uzależnienie., Takie szczegóły mogą być przydatne w rozwoju nowych leków na chorobę Parkinsona, która często niszczy układ mięśniowo-szkieletowy, upośledzając zdolność pacjenta do kontrolowania podstawowych ruchów ciała. Może również pomóc w rozwoju skutecznych terapii uzależnienia od nikotyny.
„wzór na muszli ślimaka stożka jest bardzo piękny”, mówi Marí. „Ale myślę, że biologia i biochemia są jeszcze piękniejsze, a gdy badamy wszystkie różne aspekty jadu, możemy otworzyć wszelkiego rodzaju nowe możliwości dla zastosowań medycznych. W końcu jesteśmy w stanie złamać kod.”