Разработан способ получения змеиного яда in vitro

До настоящего времени змеиный яд получали путём его сбора у взрослых особей змей, выращенных в лабораторных условиях. Результатом работы крупной межнациональной коллаборации стал метод выращивания и культивирования ядовитых желёз змей и получение функционального яда «из пробирки».

Изображение:

Производство токсинов (зеленый и красный) в разных областях змеиной железы.

Credit: Joep Beumer, Yorick Post, Jens Puschhof, © Hubrecht Institute

Змеиный яд издавна использовался людьми в культовых и медицинских целях. Однако его получение всегда связано с рядом технических и финансовых сложностей, так как речь идёт о выращивании и содержании ядовитых видов пресмыкающихся в лабораторных условиях. Аспиранты Утрехтского университета (Нидерланды) создали международную коллаборацию, которая разработала способ искусственного выращивания примитивных ядовитых желёз змей, вырабатывающих змеиный яд. Метод показал эффективность для выращивания желёз девяти видов ядовитых змей, принадлежащих двум семействам: гадюковые и аспиды.

Миниатюрные железы были получены с помощью культивирования змеиных стволовых клеток, содержащихся в железах животных. Ученые последовательно использовали две культуральные среды, одна из которых стимулировала экспансию стволовых клеток, а другая — их дифференцировку. Удивительным оказался тот факт, что для культивирования клеток змеиных желёз подходят те же ростовые факторы, которые используются для выращивания культур клеток млекопитающих. Тем не менее, температурные условия отличаются: оптимальный рост змеиных клеток происходит при пониженной температуре в связи с холоднокровностью этих животных.

В результате были получены миниатюрные сфероидные железы, эпителий которых был схож с эпителием естественных ядовитых желёз змей.

Далее эффективность разработанного метода проверяли путём сравнения функциональности выращиваемых и естественных желёз змей. Известно, что змеиный яд состоит из множества активных химических веществ — токсинов. Для изучения специализации клеток желёз и синтезируемых ими токсинов проводили исследование на транскриптомном уровне. РНК-секвенирование единичных клеток и анализ экспрессии генов показали, что в выращиваемых миниатюрных железах, подобно естественных железам, различные клетки производят разные виды токсинов. Однако регуляция процесса дифференциации клеток и механизм их взаимодействия требуют дальнейшего изучения.

Далее исследователи визуализировали синтез, накопление и секрецию токсинов в клетках выращиваемых желёз с помощью флуоресцентного белка mNeon-Green, а также оценили функциональность секретируемого яда. Железы выделяли яд в культуральную среду, полученный супернатант собирали и исследовали его воздействие на культуры мышечных и нервных клеток грызунов. Выброс ионов Са, вызванный стимуляцией ацетилхолиновых рецепторов мышечных клеток, снижался при добавлении токсинов, а нервные клетки значительно увеличивали свою активность, — этот эффект демонстрирует нейротоксичные свойства веществ, производимых железами.

Способность выращивать и поддерживать змеиные железы в лабораторных условиях открывает новые возможности по изучению их строения и функционирования, а искусственная наработка змеиного яда не только позволяет значительно снизить технические и временные затраты, но и даёт доступ к детальному изучению химического состава змеиного яда и исследованию свойств различных групп токсинов.

Источник

Post Y. et al. // Snake Venom Gland Organoids // Cell 180, P233-247.E21, published online 23 January 2020. DOI: 10.1016/j.cell.2019.11.038

Добавить в избранное

Вам будет интересно