Gli scienziati hanno coltivato ghiandole velenifere di serpente in un piatto. Ecco perché.

Ogni anno, l’equivalente della popolazione totale di Tuscaloosa, in Alabama – poco più di 100.000 persone – muore in tutto il mondo a causa dei morsi di serpente. A condizione che la vittima di un morso di serpente riesca a raggiungere il pronto soccorso abbastanza velocemente, è possibile utilizzare un antiveleno per contrastare gli effetti mortali di un morso. Ma l’antiveleno non è facile da produrre. Viene prodotto raccogliendo il veleno dei serpenti velenosi e iniettandone piccole quantità in un animale domestico come un cavallo. Gli anticorpi che si formano possono quindi essere raccolti dal sangue del cavallo e purificati per creare un antiveleno finito. Fin qui tutto semplice.

Il problema è procurarsi abbastanza veleno per farcela. L’antiveleno viene attualmente prodotto catturando o allevando serpenti, tenendoli in cattività e poi “mungendoli” regolarmente per raccogliere il veleno che producono. È un trattamento del 19° secolo reso necessario dal fatto che la produzione di antiveleno non si è sviluppata così rapidamente come altri settori della biotecnologia. Con 600 specie di serpenti velenosi, è anche un lavoro ad alta intensità di manodopera che tuttavia fatica a creare antidoti sufficienti a soddisfare il numero di morsi di serpente annuali. L’ingegneria genetica potrebbe essere la risposta?

La pensa così un gruppo di tre ricercatori dell’Università di Utrecht nei Paesi Bassi. E la loro idea per realizzarlo è piuttosto brillante. Piuttosto che creare serpenti velenosi cresciuti in laboratorio – un’idea che, francamente, suonerebbe bene solo a uno degli sceneggiatori di Sharknado - hanno escogitato una soluzione alternativa: fai semplicemente crescere la parte del serpente di cui hai bisogno.

Esperimenti a sangue freddo

“Stavamo pensando a nuove aree per la [nostra] tecnologia degli organoidi”, Hans Clevers, il cui laboratorio ha eseguito il lavoro, ha dichiarato a Digital Trends. “Le ghiandole velenifere dei serpenti erano per noi il tessuto più affascinante. Il primo ostacolo principale è stato ottenere il tessuto del serpente. Fortunatamente, la collaborazione con gli esperti di serpenti Michael Richardson e Freek Vonk, nonché con lo zoo di rettili olandese “Serpo” e gli allevatori locali hanno risolto questo problema. Dopo alcuni mesi di ottimizzazione dei protocolli, siamo riusciti a far crescere ghiandole velenifere in miniatura. Da allora, abbiamo ottimizzato il protocollo per produrre il veleno e abbiamo caratterizzato le cellule che producono le tossine”.

Un organoide, per chi non lo conosce, è una versione miniaturizzata e semplificata di un organo, completa di microanatomia realistica. Sono realizzati utilizzando cellule staminali, che consentono loro di auto-organizzarsi in una cultura tridimensionale per trasformarsi nell’organo che dovrebbero replicare. L'organo emergente è un ammasso di cellule di circa 1 millimetro di diametro. Gli organoidi sono stati creati da vari laboratori in tutto il mondo, approssimando organi che vanno da reni A cervelli in miniatura e non coscienti. In questo caso, gli organoidi velenosi assomigliano a un minuscolo palloncino delle dimensioni di un pisello pieno di liquido. Sarebbe particolarmente disumano sparare attraverso l'aula come una pallottola di sputa.

"Il nostro gruppo ha avuto successo negli ultimi 10 anni nella coltivazione di organoidi da una varietà di tessuti umani", Joep Beumer, ha spiegato un altro ricercatore del progetto. “Per generarli, raccogliamo cellule staminali da tessuti adulti e le incorporiamo in un gel in una capsula di Petri. Con il giusto mix di fattori di crescita, le cellule staminali si divideranno e daranno origine a mini-organi contenenti i diversi tipi di cellule di un tessuto”.

I campioni di tessuto per gli organoidi del veleno sono stati prelevati dal tessuto ghiandolare di embrioni di serpente all'interno delle uova o, in un caso, da un serpente domestico che era stato abbattuto a causa di una malattia. Per far crescere gli organoidi delle ghiandole, il team ha dovuto apportare alcune modifiche al loro approccio normale. I serpenti sono a sangue freddo. I protocolli organoidi dei mammiferi vengono normalmente coltivati ​​a una temperatura di 37 gradi Celsius (99 gradi Fahrenheit). Sfortunatamente, questo non ha funzionato per gli organoidi del serpente. A questa temperatura, gli organoidi subivano una risposta allo shock termico e morivano. Di conseguenza, hanno dovuto abbassare la temperatura a 32 gradi Celsius. È una dimostrazione di come, anche su questa scala, i concetti e i percorsi di segnalazione delle cellule staminali adulte siano conservati negli organoidi.

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"Ogni tessuto ha le sue caratteristiche che miriamo a modellare con gli organoidi", ha affermato Yorick Post, il terzo ricercatore del progetto. “Per la ghiandola velenosa del serpente questo era un caso molto ovvio: avrebbero prodotto veleno? Sapevamo che il potenziale di questa tecnologia sarebbe dipeso in gran parte dalla capacità di produrre le diverse tossine che costituiscono il veleno dei serpenti. Quindi siamo rimasti molto entusiasti quando abbiamo trovato le tossine, prima a livello dell’RNA e poi a livello delle proteine”.

Questo lavoro è estremamente promettente. I ricercatori pensano che potrebbe potenzialmente andare oltre la semplice eliminazione della parte relativa all’allevamento dei serpenti dal processo di antiveleno. Credono che potrebbe essere possibile far crescere le cellule immunitarie che di solito vengono prodotte dagli animali all'interno di una capsula. Oltre all’antiveleno, l’approccio potrebbe essere utile anche per aiutare a sviluppare composti farmaceutici basati su componenti presenti nel veleno di serpente. Ad esempio, esiste un certo tipo di medicinale per la pressione sanguigna creato da una tossina prodotta dalla velenosa vipera brasiliana.

E per quanto riguarda, senza gioco di parole, la parte di espansione del progetto? "Questo è uno dei principali vantaggi della tecnologia degli organoidi", ha affermato Clevers. “Una volta stabilito, possiamo espandere il tessuto [in un] modo praticamente illimitato. Ciò può aiutare a preservare le cellule vitali di molte specie di serpenti, poiché possono essere congelate e scongelate facilmente. [Può anche aiutarci] a generare un gran numero di cellule produttrici di veleno. Saranno necessari ulteriori miglioramenti nella produzione e nella raccolta del veleno per rendere questo approccio efficiente in termini di costi. Stiamo lavorando attivamente per raggiungere questi obiettivi”.

Un documento che descriveva il lavoro era recentemente pubblicato sulla rivista Cell.

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