Forskere har dyrket slangegiftkirtler i et fad. Her er hvorfor.

Hvert år dør det, der svarer til den samlede befolkning i Tuscaloosa, Alabama - lidt mere end 100.000 mennesker - på verdensplan som følge af slangebid. Forudsat at et offer for slangebid er i stand til at komme til skadestuen hurtigt nok, kan antigift bruges til at modvirke de dødelige virkninger af et bid. Men antivenom er ikke let at fremstille. Det er lavet ved at indsamle gift fra giftige slanger og sprøjte små mængder af det ind i et husdyr såsom en hest. Antistofferne, der dannes, kan derefter opsamles fra hestens blod og renses for at lave en færdig antigift. Så langt, så ligetil.

Problemet er at få fat i nok gift til at klare det. Antivenom fremstilles i øjeblikket ved at fange eller opdrætte slanger, holde dem i fangenskab og derefter regelmæssigt "malke" dem for at samle den gift, de producerer. Det er en behandling fra det 19. århundrede, der er nødvendiggjort af det faktum, at antigiftproduktionen ikke har udviklet sig så hurtigt som andre områder inden for bioteknologi. Med 600 arter af giftslange er det også et arbejdskrævende arbejde, som ikke desto mindre kæmper for at skabe modgift nok til at imødekomme antallet af årlige slangebid. Kunne genteknologi være svaret?

Det mener en gruppe på tre forskere ved Utrecht University i Holland. Og deres idé til at opnå det er lidt genialt. I stedet for at skabe laboratoriedyrkede giftslanger - en idé, der ærligt talt kun ville lyde godt for en af ​​manuskriptforfatterne til Sharknado - de har fundet en alternativ løsning: Du skal blot dyrke den del af slangen, du har brug for.

Eksperimenter i koldt blod

"Vi tænkte på nye områder for [vores] organoidteknologi," Hans Clevers, hvis laboratorium udførte arbejdet, fortalte Digital Trends. "Slangegiftkirtler var det mest fascinerende væv for os. En vigtig første forhindring var at få slangevæv. Heldigvis løste et samarbejde med slangeeksperterne Michael Richardson og Freek Vonk samt den hollandske krybdyrzoo 'Serpo' og lokale opdrættere dette problem. Efter nogle måneders optimering af protokollerne havde vi succes med at dyrke miniature giftkirtler. Siden da har vi optimeret protokollen for at producere gift og har karakteriseret de celler, der laver toksinerne."

En organoid, for dem, der ikke er bekendt med den, er en miniaturiseret og forenklet version af et organ, komplet med realistisk mikro-anatomi. De er lavet ved hjælp af stamceller, som lader dem selvorganisere sig i en tredimensionel kultur for at transformere sig til det organ, de skal replikere. Det fremkommende organ er en klump af celler omkring 1 millimeter på tværs. Organoider er blevet skabt af forskellige laboratorier rundt om i verden, der tilnærmer organer, der spænder fra nyrer til miniature, ikke-bevidste hjerner. I dette tilfælde ligner de giftige organoider en lille ballon på størrelse med ærter fyldt med væske. En, der ville være særlig umenneskelig at skyde hen over klasseværelset som en spydbold.

"Vores gruppe har haft succes i de sidste 10 år med at dyrke organoider fra en række forskellige menneskelige væv," Joep Beumer, forklarede en anden forsker på projektet. "For at generere disse høster vi stamceller fra voksent væv og indlejrer dem i en gel i en petriskål. Med den rette vækstfaktorblanding vil stamcellerne dele sig og danne miniorganer, der indeholder de forskellige celletyper i ét væv."

Vævsprøverne for giftorganoiderne blev taget fra kirtelvæv fra slangeembryoner inde i æg eller i et tilfælde fra en kæleslange, der var blevet nedlagt som følge af sygdom. For at dyrke kirtelorganoiderne var holdet nødt til at foretage et par ændringer i deres normale tilgang. Slanger er koldblodige. Pattedyrs organoid-protokoller dyrkes normalt ved en temperatur på 37 grader Celsius (99 grader Fahrenheit). Desværre virkede dette ikke for slangeorganoiderne. Ved denne temperatur led organoiderne varmechokrespons og døde. Som følge heraf måtte de sænke temperaturen til 32 grader celsius. Det er en demonstration af, hvordan, selv i denne skala, begreber og signalveje fra voksne stamceller bevares i organoider.

Skalerer det op

"Hvert væv har sine egne karakteristika, som vi sigter mod at modellere med organoider," sagde Yorick Post, den tredje forsker på projektet. "For slangegiftkirtlen var dette et meget indlysende tilfælde: ville de lave gift? Vi vidste, at potentialet i denne teknologi i høj grad ville afhænge af evnen til at producere de forskellige toksiner, som udgør slangegift. Så vi var meget begejstrede, da vi fandt toksiner - først på RNA og senere på proteinniveauet."

Dette arbejde er yderst lovende. Forskerne mener, at det potentielt kan gå videre end blot at fjerne slangeopdrætsdelen af ​​antigiftprocessen. De mener, at det måske er muligt at dyrke de immunceller, som normalt produceres af dyr inde i en skål. Ud over antivenom kan fremgangsmåden også være nyttig til at hjælpe med at udvikle lægemiddelforbindelser baseret på komponenter, der findes i slangegift. For eksempel er der en bestemt type blodtryksmedicin, der er fremstillet af et toksin, der produceres af den giftige brasilianske hugorm.

Og hvad angår, uden ordspil, opskaleringsdelen af ​​projektet? "Dette er en af ​​de vigtigste fordele ved organoid teknologi," sagde Clevers. "Når vi først er etableret, kan vi udvide vævet [på en] stort set ubegrænset [måde]. Dette kan hjælpe med at bevare levedygtige celler fra mange slangearter, da de let kan fryses og optøs. [Det kan også hjælpe os] med at generere et stort antal giftproducerende celler. Yderligere forbedringer i giftproduktion og høst vil være nødvendige for at gøre denne tilgang omkostningseffektiv. Vi arbejder aktivt hen imod disse mål."

Et papir, der beskriver arbejdet var for nylig offentliggjort i tidsskriftet Cell.

Redaktørernes anbefalinger

• Udviklende, selvreplikerende robotter er her - men du skal ikke bekymre dig om et oprør
• Du ser sikkert mere propaganda på sociale medier, men bebrejde ikke botsene
• Du skal ikke bekymre dig om at bule din yacht. Parkeringshjælp til både er her endelig
• Robotter kan gruppepres børn, men tænk ikke et sekund på, at vi er immune
• Bliv ikke ude: Spider-lignende mikrobots kommer ind under din hud … på en god måde

Opgrader din livsstilDigital Trends hjælper læserne med at holde styr på den hurtige teknologiske verden med alle de seneste nyheder, sjove produktanmeldelser, indsigtsfulde redaktionelle artikler og enestående smugkig.