Ученые нашли уникальную молекулу, способную отключать… смерть

На песчаных дюнах острова К'гари (ранее известного как Фрейзер) у восточного побережья Австралии обитает существо, чей внешний вид обманчиво безобиден. Это воронковый паук — неприметный охотник, роющий норы, выстилающий их шелком и терпеливо ожидающий, пока вибрация сигнальных нитей известит его, что добыча наконец-то попала в ловушку.


Яд этого паука, смертельный для мелких грызунов, — это один из сложнейших на планете «коктейлей», содержащий самые опасные нейротоксины. Но именно в этом убийственном составе скрывается ключ к спасению миллионов человеческих жизней от двух главных убийц современности: инфаркта и инсульта.

Яд как вершина эволюции

Для таких существ, как пауки, змеи или скорпионы, яд — это не просто оружие, это основной инструмент выживания, идеально отточенный в результате миллионов лет эволюции. Задача токсина — молниеносно парализовать нервную систему жертвы или хищника.

Ученые долго не могли понять, как происходит такая парализация. Но теперь исследователи знают, что секрет быстродействия и эффективности ядовитых веществ прячется в способности токсинов максимально точно воздействовать на ионные каналы клеток.

Это крошечные поры в мембране каждой нашей клетки. Они работают как строго охраняемые ворота, позволяя ионам (электрически заряженным частицам) проходить внутрь и выходить наружу. Данный процесс является одной из фундаментальных функций организма. От него зависит передача нервных импульсов, сокращения мышц, сердцебиение и даже ощущение боли.



В свою очередь, ядовитые пептиды (небольшие молекулы, из которых состоят белки токсина) эволюционировали, чтобы наметрво блокировать или, наоборот, полностью открывать эти «ворота», нарушая критически важные процессы.

Доктор Гленн Кинг, биохимик из Квинслендского университета, видит в яде не угрозу, а бесценную библиотеку уникальных соединений. Его особенно заинтересовал яд воронковых пауков с острова К'гари. Островитяне, в отличие от материковых сородичей, менее агрессивны, поэтому с ними проще работать. Кинг методично анализирует токсичную жидкость, разбирая ее на молекулы, словно детектив, изучающий улики, в надежде найти среди тысяч биологически активных соединений те, что несут не смерть, а исцеление.

Интересный факт: Ученые обнаружили: яды животных настолько специфичны, что могут помочь в изучении самих ионных каналов. Например, яд рыбы фугу, тетродотоксин, является мощным блокатором натриевых каналов и десятилетиями используется в нейробиологических исследованиях для понимания механизмов передачи нервных импульсов.

Спасение из паучьих «клыков»

Прорыв в исследованиях Кинга произошел, когда он вместе со своим коллегой, специалистом по сердечным заболеваниям доктором Натаном Палпэнтом, обнаружил в яде уникальную молекулу. Исследователи назвали ее Hi1a. Выяснилось, что она действует не как разрушитель, а, наоборот, великолепно перехватывает ложные сигналы.



Во время сердечного приступа или инсульта внезапное прекращение кровотока лишает клетки сердца или мозга кислорода. В отчаянной попытке выработать энергию они начинают экстренно расщеплять глюкозу. Это приводит к резкому закислению среды – накоплению молочной кислоты.

Та, в свою очередь, активирует в клетках «сигналы самоуничтожения», запуская программируемую гибель (апоптоз). Именно эта реакция и приводит к необратимому повреждению тканей.

Молекула Hi1a действует на опережение. Она блокирует способность клетки воспринимать эти стрессовые сигналы, по сути, выключая «переключатель» смерти. Клетка, лишенная кислорода, получает передышку, что кардинально замедляет процесс ее повреждения.

Результаты лабораторных испытаний на мышах были ошеломляющими. Как рассказал Кинг журналу The Scientist, всего одна доза препарата на основе Hi1a, введенная даже через четыре часа после начала инсульта, уменьшала повреждение мозга на 80%. Таким образом, появляется критически важное окно времени, которое кардинально меняет правила игры в неврологии.

От лаборатории к больнице

Вдохновленные успехом, Кинг и Палпэнт не остановились на достигнутом. Они создали синтетическую версию пептида Hi1a, что исключает необходимость постоянно доить опасных пауков и позволяет производить вещество в необходимых для медицины масштабах. Для продвижения терапии они основали в Брисбене стартап Infensa Bioscience.



Уже в конце этого года компания планирует провести первые клинические испытания на людях, перенесших сердечный приступ. Если безопасность и эффективность препарата подтвердятся, то в течение следующих пяти лет он может появиться в арсенале служб экстренного реагирования и врачей. Это означает, что скорая помощь или персонал домов престарелых смогут ввести препарат сразу после события, в разы увеличивая шансы пациента на выживание и полное восстановление без тяжелых последствий.

И это лишь начало. Яд воронкового паука содержит тысячи других пептидов, каждый из которых эволюционировал для взаимодействия с определенной целью. Ученые полагают, что в этом коктейле могут скрываться ключи к лечению таких разнообразных и сложных заболеваний, как хронические болевые синдромы, эпилепсия, эндометриоз и различные нейродегенеративные расстройства.

Интересный факт: Прецедент создания лекарств из ядов уже существует. Знаменитый препарат Оземпик (Ozempic) — революционное средство для лечения диабета и ожирения — был синтезирован на основе вещества эксендин-4. А его, в свою очередь, обнаружили в токсине аризонского ядозуба. Это в очередной раз доказывает, что природа создала сложнейшие молекулы, а задача человека — найти им правильное применение.