hur Kon snigel dödliga Gift kan hjälpa oss att bygga bättre läkemedel
i det vilda, kon sniglar harpun sitt byte som det simmar av. I labbet har kon snigeln lärt sig att byta Gift till middag. Här sträcker sig en snigel sin proboscis och släpper ut ett skott av gift i ett latex-toppat rör. För att se fler bilder, se hela fotouppsatsen.,
Kon sniglar har inspirerat människor i århundraden. Kustsamhällen har ofta handlat sina vackra skal som pengar och sätta dem i smycken. Många konstnärer, inklusive Rembrandt, har presenterat dem i skisser och målningar. Nu, forskare vid National Institute of Standards and Technology (NIST) finner dessa dödliga rovdjur inspirerande också, eftersom de söker nya sätt att bota gamla medicinska problem med hjälp av giftiga sniglar som modeller.,
”detta är samma gift som används för att döda dinosaurier i ”Jurassic Park”, säger NIST biokemisten Frank Marí, med en chuckle. ”Det är skrämmande saker, men den kraften kan användas för en annan typ av bra i det verkliga livet.”
liksom alla NIST-forskare mäter Marí saker. Specifikt mäter han RNA och de associerade proteinerna på jobbet inom marina djur. Eftersom tekniken har förbättrats genom åren har han och hans team blivit bättre kunna undersöka, analysera och katalogisera molekylerna på jobbet i några av havets mindre kända varelser, inklusive kon sniglar., I år gjorde hans labb flera viktiga upptäckter om deras gift, upptäckter som i slutändan kan leda till utveckling av nya läkemedel för svåra att behandla sjukdomar. Genom att imitera hur dessa små, tysta varelser levererar gift, kan forskare bättre kunna leverera botemedel.
på en viss dag kan Marí hittas gå upp och ner raderna av burbling Akvarium tankar vid Hollings Marine Laboratory i Charleston, South Carolina, kontrollera de 60 enskilda kon sniglar som har bott i hans labb under de senaste 15 åren., En gång i veckan gör han och hans personal en slags känslig förhandling med dem, handlar en död fisk för att en dos gift ska samlas i ett rör och lagras bort för användning i pågående vetenskapliga mätningar och undersökningar.
”Kon sniglar är så ovanliga”, säger Marí. ”De är inte riktigt som någon annan varelse på jorden, och att arbeta med dem är nästan som att arbeta med en utomjordisk. Men det är också roligt. Kon snigelsystemet är som en godisaffär för någon som mig.”
mer än 800 arter av kon sniglar har hittats över hela världen, främst i varmare, tropiska områden., De är tillbakadragna, ansiktslösa varelser och inte aggressiva, men kommer att sticka defensivt när de plockas upp av en ovetande skalsamlare. De minsta kon sniglarna ger ett sting som är ungefär lika kraftfullt som ett bistick, men sting av större arter kan döda en vuxen människa om några timmar. Den dödligaste kon snigeln tros vara ”cigarettsnigeln” i Indo-Pacific, en snigel ungefär längden på en mans tumme som kan leverera ett toxin så starkt att du bara skulle ha tid att avsluta en cigarett innan du dör av attacken.,
Även om hans samling innehåller flera arter, är Marís speciella fokusområde den lila kon snigeln (Conus purpurascens). Det är en varelse som oftast finns i östra Stilla havet kustvatten utanför Kalifornienbukten ner till Peru och offshore runt Galapagosöarna, långsamt rör sig längs den steniga botten där den växer för att vara några inches lång. Liksom alla sniglar från Conus-släktet är dessa nattliga djur vanliga, men går ofta osynliga av casual beachgoers.,
trots sina egna långsamma tendenser har dessa sniglar utvecklats för att skickligt jaga långt snabbare djur i mörkret genom att skjuta en enda harpunliknande tand i andra sniglar, fiskar och maskar. En gång injiceras, bytet blir omedelbart förlamad och oförmögen att göra en flykt. Snigeln drar sedan långsamt den immobiliserade måltiden inuti sitt skal för att smälta, hela. Varje tand kasseras efter användning och ersätts omedelbart av en annan. Vissa kon sniglar reser med 20 eller så av dessa tänder inbäddade i sina system, laddade och redo att avfyras när nästa måltid råkar simma längs.,
i sitt hemland skulle kon snigelgift uppenbarligen inte göra en bra behandling för mänskliga sjukdomar. Men genom att packa upp den bit för bit och mäta varje komponent på molekylär nivå strävar Marí och hans team efter att förstå och katalogisera hur varje aspekt av detta gift gör sitt jobb.
”det finns mycket vi bara lär oss om dem”, säger Marí.
Varför, till exempel, är kon snigelgift kunna penetrera ett annat djurs nervsystem så snabbt? Och hur förlamar det ett offer så effektivt?, Ännu mer förbryllande är vissa enskilda lila kon sniglar inte giftiga alls, vilket Marí tror kan vara relaterat till utvecklingsstadier i sniglarna.
som svar på alla dessa kon snigel frågor som kunde användas för att skapa nya läkemedel att gå igenom en patients kropp på ett snabbare och mer effektivt sätt, till exempel nya typer av insulin för behandling av diabetes eller bättre behandlingar av neurologiska sjukdomar som Alzheimer. Vissa tror gift forskning kan ge nya leveranssystem för läkemedel som skulle syfta till att begränsa den snabba spridningen av olika former av cancer., Andra vill använda gift ingredienser för behandling av missbruk. En komponent av kon snigelgift har även använts i anti-rynkkrämer nu på marknaden som sätter kraften i inflammation att arbeta under huden, puffar ut veck och fina linjer på mänskliga ansikten.
För ett papper som just publicerades i Vetenskapliga Rapporter använde Marí och hans team kon snigeltoxiner som molekylära sonder för att identifiera en viktig överlappning mellan immun-och centrala nervsystemet hos människor., Deras arbete visade för första gången att ett klassiskt toxin-ett som vanligtvis är associerat med centrala nervsystemet—också kan ha en inverkan på immunsystemet, varigenom vissa celler signaleras på specifika sätt när vissa typer av kon snigelpeptider, kända som conotoxiner, kommer in i kroppen. Den nya informationen kan bidra till utvecklingen av terapier för att utrota mag -, bröst-och lungcancer, liksom i kontrollen av tuberkulos, eftersom alla dessa sjukdomar utlöser överproduktion av vissa celler., I stället för att använda toxinet som en faktisk botemedel skulle arbetet ge en färdplan för bättre förståelse (och kanske kontroll) tillväxten av oönskade celler.
För en annan studie som nyligen publicerades i Journal of Proteomics arbetade Marí och hans team på isolering och karakterisering av ett enzym i konens snigelgift som heter Conohyal-P1. De använde en ultrahög upplösning masspektrometer, en av de mest kraftfulla verktyg som finns för att identifiera och räkna proteiner i ett prov. Ett liknande enzym finns i både lionfish och bee venoms., Överraskande finns det också i många typer av däggdjursperma, där det bidrar till att försvaga cellväggarna hos äggstockar och underlätta inträde av spermierna och framgångsrik reproduktion.
”vi visste att detta enzym kunde bryta ner extracellulär vävnad”, säger Marí, med hänvisning till cellernas yttersta membran. ”Vi har nu kunnat noggrant utvärdera enzymets aktivitet för alla att använda i framtida arbete. Dessutom har vi identifierat en ny subtyp som inte hade varit känd tidigare.,”
i ett tredje dokument, som nyligen publicerades i tidskriften Neuropharmacology, utvärderade Marí och hans team toxiner i konens snigelgift genom att testa dem på centrala nervsystemet hos fruktflugor. Även om fruktflugan är väldigt annorlunda än människor på många sätt, kan dess centrala nervsystem ge en bra modell för en mängd olika medicinska studier eftersom den grundläggande strukturen hos celler i fruktflughjärna liknar strukturen hos celler i mänskliga hjärnor. Så, om en fruktfluga hjärncell reagerar på ett sätt, vet forskare att en mänsklig cell kommer också.,
Marís team ville specifikt veta hur conotoxiner interagerar med en mängd olika molekylära mål i nervsystemet hos deras byte. Purple cone snail venom innehåller ett stort antal av dessa proteinbyggstenar, mer än 2000 av dem.
”giftet är otroligt komplext”, säger Marí. ”Vi ville svara på frågan: vilka delar kan användas som medicin?”
i det här fallet fann de att Flugornas svar på injektioner av kon snigelgift huvudsakligen ägde rum i receptorerna som styr muskelrörelse och missbruk., Sådana detaljer kan vara användbara vid utvecklingen av nya läkemedel för Parkinsons sjukdom, som ofta härjar muskel-skelettsystemet, vilket försämrar patientens förmåga att kontrollera grundläggande kroppsrörelser. Det kan också hjälpa till med utvecklingen av effektiva nikotinberoende behandlingar.
”mönstret på en kon snigel skal är mycket vacker,” Marí säger. ”Men jag tror att biologi och biokemi är ännu vackrare, och när vi utforskar alla olika aspekter av giftet kan vi öppna alla möjliga nya möjligheter till medicinsk användning. Vi kan äntligen knäcka koden.”