Вчені виростили в посуді зміїні отруйні залози. Ось чому.

Щороку в усьому світі від укусів змій гине еквівалент загальної кількості населення Таскалузи, штат Алабама — трохи більше 100 000 осіб. За умови, що жертва укусу змії зможе досить швидко дістатися до відділення невідкладної допомоги, протиотруту можна використати для запобігання смертельним наслідкам укусу. Але протиотруту непросто виготовити. Його виготовляють шляхом збирання отрути з отруйних змій і введення невеликих кількостей його домашній тварині, наприклад коню. Антитіла, які утворюються, потім можна зібрати з крові коня та очистити для отримання готової протиотрути. Поки що все просто.

Проблема полягає в тому, щоб отримати достатньо отрути, щоб це зробити. Зараз протиотруту виготовляють шляхом лову або розведення змій, утримання їх у неволі, а потім регулярного «доїння» їх, щоб зібрати отруту, яку вони виробляють. Це лікування 19-го століття, яке стало необхідним через те, що виробництво протиотрути розвивалося не так швидко, як інші галузі біотехнології. З огляду на 600 видів отруйних змій, це також трудомістка робота, яка, тим не менш, намагається створити достатньо протиотрути, щоб задовольнити кількість щорічних укусів змій. Чи може генна інженерія бути відповіддю?

Так вважає група з трьох дослідників з Утрехтського університету в Нідерландах. І їхня ідея для досягнення цього начебто геніальна. Замість створення вирощених у лабораторії отруйних змій — ідея, яка, відверто кажучи, прозвучала б добре лише для одного зі сценаристів Sharknado — вони придумали альтернативне рішення: просто виростіть ту частину змії, яка вам потрібна.

Холоднокровні експерименти

«Ми думали про нові сфери для [нашої] технології органоїдів», Ганс Клеверс, чия лабораторія виконувала роботу, розповів Digital Trends. «Зміїні отруйні залози були для нас найцікавішою тканиною. Головною першою перешкодою було отримати тканину змії. На щастя, співпраця з експертами зі змій Майклом Річардсоном і Фріком Вонк, а також голландським зоопарком рептилій «Serpo» та місцевими заводчиками вирішила цю проблему. Після кількох місяців оптимізації протоколів нам вдалося виростити мініатюрні отруйні залози. Відтоді ми оптимізували протокол виробництва отрути та охарактеризували клітини, які виробляють токсини».

Органоїд, для тих, хто з ним не знайомий, — це мініатюрна та спрощена версія органу з реалістичною мікроанатомією. Вони створені за допомогою стовбурових клітин, які дозволяють їм самоорганізуватися в тривимірній культурі, щоб перетворитися на орган, який вони повинні відтворити. Орган, що формується, являє собою скупчення клітин розміром близько 1 міліметра в поперечнику. Органоїди були створені різними лабораторіями по всьому світу, наближаючи органи, що варіюються від нирки до мініатюрний, несвідомий мозок. У цьому випадку отруйні органоїди нагадують крихітну повітряну кульку розміром з горошину, наповнену рідиною. Такий, яким було б особливо нелюдяно стріляти по класу, як кулька.

«За останні 10 років наша група досягла успіху у вирощуванні органоїдів із різних тканин людини», Джоеп Бомер, інший дослідник проекту, пояснив. «Щоб створити їх, ми збираємо стовбурові клітини з дорослої тканини та вбудовуємо їх у гель у чашці Петрі. При правильному поєднанні факторів росту стовбурові клітини будуть ділитися і створювати міні-органи, що містять різні типи клітин однієї тканини».

Зразки тканин для органоїдів отрути були взяті з тканини залози ембріонів змії в яйцях або, в одному випадку, з домашньої змії, яка була знищена в результаті хвороби. Щоб виростити органоїди залози, команді довелося внести кілька змін у свій звичайний підхід. Змії холоднокровні. Протоколи органоїдів ссавців зазвичай вирощують при температурі 37 градусів за Цельсієм (99 градусів за Фаренгейтом). На жаль, це не спрацювало для зміїних органоїдів. При цій температурі органоїди зазнали теплового шоку і загинули. У результаті їм довелося знизити температуру до 32 градусів за Цельсієм. Це демонстрація того, як навіть у такому масштабі концепції та сигнальні шляхи дорослих стовбурових клітин зберігаються в органоїдах.

Масштабування

«Кожна тканина має свої особливості, які ми прагнемо змоделювати за допомогою органоїдів», — сказав він Йорік Пост, третій дослідник проекту. «Для зміїної отруйної залози це був дуже очевидний випадок: чи вироблятимуть вони отруту? Ми знали, що потенціал цієї технології значною мірою залежатиме від здатності виробляти різні токсини, які утворюють зміїну отруту. Тому ми були дуже схвильовані, коли виявили токсини — спочатку на рівні РНК, а пізніше на рівні білка».

Ця робота надзвичайно перспективна. Дослідники вважають, що потенційно це може вийти за рамки простого вирізання частини процесу протиотрути, пов’язаної з розведенням змій. Вони вважають, що можна виростити імунні клітини, які зазвичай виробляють тварини, всередині посуду. Окрім протиотрути, цей підхід також може бути корисним для розробки лікарських сполук на основі компонентів, які містяться в зміїній отруті. Наприклад, є певний тип ліків від артеріального тиску, створений з токсину, який виробляє отруйна бразильська гадюка.

А щодо, не каламбуру, розширення масштабів проекту? «Це одна з головних переваг технології органоїдів», — сказав Клеверс. «Після встановлення ми можемо розширити тканину [в] майже необмежений [способ]. Це може допомогти зберегти життєздатні клітини багатьох видів змій, оскільки їх можна легко заморожувати та розморожувати. [Це також може допомогти нам] створити велику кількість клітин, що виробляють отруту. Щоб зробити цей підхід економічно ефективним, потрібні подальші вдосконалення виробництва та збору отрути. Ми активно працюємо над цими цілями».

Папір з описом роботи був нещодавно опублікований у журналі Cell.

Рекомендації редакції

• Роботи, що розвиваються, самовідтворюються, але не турбуйтеся про повстання
• Можливо, ви бачите більше пропаганди в соціальних мережах, але не звинувачуйте ботів
• Не хвилюйтеся, що ваша яхта пом’яте. Нарешті з’явилася система допомоги при паркуванні човнів
• Роботи можуть чинити тиск з боку однолітків на дітей, але не думайте ні на мить, що ми застраховані
• Не відмовляйтеся: мікроботи, схожі на павуків, залізуть вам під шкіру… у хорошому сенсі

Оновіть свій спосіб життяDigital Trends допомагає читачам стежити за динамічним світом технологій завдяки всім останнім новинам, цікавим оглядам продуктів, проникливим редакційним статтям і унікальним у своєму роді коротким оглядам.