这些救命药物由致命毒液制成

A zoo keeper holds the head of the 13-year old Boa 'Charlotte' during the annual stock take at the zoo in Duisburg January 11, 2013. REUTERS/Ina Fassbender (GERMANY - Tags: ANIMALS) - BM2E91B0Y8J01
Toxins offer solutions to a variety of health problems, from heart disease to diabetes.Image: REUTERS/Ina Fassbender
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如果你不幸被蝰蛇咬伤、被芋螺蜇伤,或离毒蜥的 jaws 太近,最好的情况也会疼痛难忍;最坏的情况可能会危及生命。

这些是世界上毒性最强的一些生物。它们强效的毒素帮助它们生存,未来也可能救你一命。

毒液组学——对毒液进行科学分析——为多种健康问题提供了一些突破性解决方案,从心脏病、糖尿病到慢性疼痛管理。

事实上,美国食品药品监督管理局已批准了六种由毒液衍生的药物用于治疗。

但世界上有15%的动物会产生某种毒液,我们对它们可能为医学作出的贡献才刚刚开始探索。

毒液入药

毒蜥的毒液是治疗2型糖尿病的一种药物的来源。 Image: 路透社/ Will Burgess

卡托普利是一种血管紧张素转换酶(ACE)抑制剂,用于治疗高血压,并提高心脏病发作后的存活率、降低心力衰竭风险。其主要化合物源自一种生活在巴西的蝰蛇。

普瑞尔特源自芋螺毒液,供美国估计有2200万名患有严重慢性疼痛的成年人中的一部分使用。

Byetta属于新一代药物,旨在降低2型糖尿病患者的血糖。其关键成分艾塞那肽存在于毒蜥的唾液中。毒蜥是一种大型蜥蜴,原产于美国西南部和墨西哥西北部。

毒液带来的不只是新药,也为我们提供了关于药物作用机制的新思路。

毒液组学专家曼德·霍尔福德博士是亨特学院和纽约市立大学(CUNY)研究生中心的化学副教授。她解释说:“普瑞尔特在非成瘾性疼痛治疗方面取得了突破。它作用于不同的靶点,因此不会产生相同的副作用。”

“这为制药行业开创了全新的疼痛治疗思路;如今,他们正在寻找作用于阿片受体以外靶点的药物。”

为什么是毒液?

世界各地的科学家正在研发从毒液中提取的强效新药。 Image: 曼德·霍尔福德

毒液是数千年进化的产物,是一种复杂的混合物,为动物提供武器库,可用于防御或捕捉猎物。

用毒液治病并不是什么新鲜事。我们的祖先使用蛇毒和蜘蛛毒液的方式,与使用药用植物大致相同。

毒液是一种高度复杂的物质,但其基本结构以及影响其他动物的方式存在相似之处,因此非常适合开展研究。

霍尔福德说:“我喜欢把毒液比作集束炸弹。它的作用是让猎物的正常机能失灵;在此过程中,它会扩散并击中多个目标。这对药物研发很有利,因为有多个方向可以探索。”

“毒液起效快、效力强,而且对靶点高度特异,因此具备制成药物所需的全部要素。”

霍尔福德的研究——她曾因此获评世界经济论坛的青年科学家之一——包括研究芋螺毒液,寻找可用于治疗疼痛和癌症的肽类化合物。

霍尔福德说,她的团队已经发现一种肽,似乎能直接作用于肝肿瘤,使其缩小。

这一领域日益受到关注的一个原因是,DNA和RNA技术的进步使研究得以更快开展。

例如,过去通常会从动物身上提取活毒液,再注射到毫无防备的活啮齿动物或鱼体内,以研究其影响。

如今,毒液的DNA和RNA序列已经确定,研究人员可以合成其中的成分并检验自己的理论。

正如霍尔福德所解释的:“这些肽具有特定结构,而结构决定了它们的分子靶点。因此,获得一级序列后,我们会寻找能表明这种肽结构的编码。”

“然后,我们以此为线索,试着判断它会作用于哪类通道,例如钾通道、钠通道还是钙通道;这三类通道的功能各不相同。”

共享益处

不过,毒液衍生药物也面临一些障碍。

例如,普瑞尔特只能通过脊髓穿刺给药,这限制了它的使用。事实上,霍尔福德的部分研究聚焦于如何让毒液肽更容易进入人体。

“肽类疗法仍远远落后于小分子药物,因为小分子药物更容易制造,而且大多可以口服,所以头痛时你可以直接吞一片药。”

“胰岛素是最早上市的肽类药物之一,40多年前就已研发出来,但我们至今仍没有口服胰岛素。你还是得注射。因此,给药方式是肽类疗法发展的主要障碍,”她说。

尽管如此,这仍是一个令人振奋且不断发展的研究领域,而且世界各地都在开展相关研究。

从新加坡到巴西,都有实验室在研究毒液肽。澳大利亚的毒液组学研究尤其活跃——考虑到该国拥有种类繁多的有毒生物,这或许并不令人意外。

但我们如何确保所有这些研究成果得到公平分享?

近几年,毒液研究迅速发展;与此同时,目前已鉴定的有毒动物化合物还不到2%。霍尔福德表示,现在正是聚焦全球合作的时候。

许多毒液来源生物生活在低收入经济体,而推动药物最终研发的大部分技术则掌握在高收入经济体手中。如果这些益处得不到共享,各国可能会开始设置准入壁垒,阻碍重要研究开展。

霍尔福德说:“我们确实必须协同合作,努力弥合这一差距。关键是要找到利润分享的办法。”

“没错,研发成本高昂,但没有这种生物,这一切都无从发生。因此,这种生物的原产国必须从利润中获得回报。”

霍尔福德还表示,保持边境开放很重要,不仅要让材料流通,也要让科学家往来。

“分享经济收益的一种方式,是培训人们采集本地毒液。下一款重磅药物可能来自非洲、巴西或新加坡,而不是美国或欧洲。”

“这完全有可能。但我们怎样才能以协调合作的方式实现这一目标?因为这确实是一门全球科学。”

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