Биотехнологическая змея

Ученые из Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН получили культуру клеток ядовитой железы гадюки и определили, какие вещества влияют на образование змеиного яда. Это даст возможность не выцеживать яд из змей, а получать его из культуры клеток. Полученные результаты уникальны, мировых аналогов нет.

Доктор биологических наук В.С.Голуб ков и доктор технических наук Э.И.Лежнев предложили выращивать в питательной среде клетки ядовитой железы обыкновенной гадюки и разработали методику их культивирования. Ученым удалось получить культуру клеток, которые растут и при определенных условиях синтезируют яд. За сутки из 1 мл культуральной жидкости можно выделить 0,05 мг яда. Продолжительность жизни такой культуры – 4 месяца, но исследователи собираются сделать ее бессмертной, а затем разработать лабораторную модель биотехнологического производства змеиного яда.

Почему ученые задумались над созданием биотехнологического способа получения яда? Змеи очень плохо размножаются в неволе, поэтому их при ходится отлавливать в природе. Отбирать яд у змей трудно и опасно. Содержать их тоже опасно и хлопотно, потому что змеи требуют очень бережного обращения. Кроме того, состав яда у одной и той же змеи меняется в зависимости от возраста, пола, времени года и других факторов.

При хорошем уходе гадюка может прожить в неволе до 15 лет, но, как правило, в серпентарии она выдерживает не более 6 месяцев. За это время со змеи можно надоить” яда не более чем на одну ампулу препарата “Випраксин”! При таком обращении со змеями удивительно, что у нас вообще еще остались гадюки. А между тем яд нам необходим, потому что на его основе делают лекарства от ревматизма, спазмов сердечных сосудов, бронхиальной астмы и лечебные сыворотки, спасающие от змеиных укусов. Биотехнологическое производство может дать столько яда, сколько необходимо, независимо от капризов змеи. Да и животное не придется мучить.

Но научиться выращивать клетки ядовитой железы – это лишь полдела, главное, заставить их синтезировать яд. Ведь у змеи яд не образуется постоянно. Некоторое его количество находится в полости железы, но следующая порция синтезируется только после того, как змея кого-нибудь укусит; клетки же никого не кусают.

Сведения о том, как работает железа в естественных условиях, противоречивы. По некоторым данным, деятельность железы регулирует нервная система. Нервные клетки передают сигналы с помощью нейромедиаторов – веществ, которые выделяет нервная клетка и которые взаимодействуют со специальными рецепторами на поверхности клеток-мишеней. Рецепторы реагируют и на молекулы некоторых других веществ (агонистов), на этом свойстве основано действие многих лекарств. Но если клетки ядовитой железы откликаются на сигналы нервной системы, то они должны реагировать и на вещества-агонисты.

Ученые исследовали срезы ядовитой железы в питательной среде и выяснили, что ее клетки действительно начинают работать, то есть активно синтезировать белки, входящие в состав змеиного яда, если в среде присутствует вещество карбахол.

Карбахол, синтетический аналог нейромедиатора ацетилхолина, устойчив к действию специфического фермента, разлагающего нейромедиатор, и стабилен в водных растворах. Именно по этому ученые и использовали данное вещество, а не ацетилхолин. Уже через полтора часа после добавления карбахола клетки начинали выделять яд в питательную среду, а извлечь его оттуда гораздо легче, чем из живой не приветливой гадюки. Но трудности на этом не закончились.

Дело в том, что яд гадюки токсичен для нее самой. Он состоит из двенадцати белков, некоторые из них в железе неактивны. Когда яд вытекает из железы и попадает, например, в кровь или культуральную среду, белки яда переходят в активную форму. В результате большая часть клеток культуры гибнет, а оставшиеся в живых не делятся и не могут синтезировать яд. Эту проблему удалось решить, высевая клетки в большой объем среды. Благодаря этому яд сильно разбавляется, а в низкой концентрации (0,003 мг/мл) он для клеток не опасен. Тем не менее среду, в которой растут клетки, надо менять не реже раза в сутки, чтобы яд не скапливался в ней в больших количествах.

Российские ученые получили уникальные результаты, которым нет в мире аналогов. Они сделали это в основном на энтузиазме. Но для продолжения работы необходимы дополнительные средства. Будем надеяться, что источники финансирования вскоре будут найдены, и это позволит наладить биотехнологическое производство ядов не только обыкновенной гадюки, но и других змей. Тогда не придется их ловить в теплых краях, теперь уже за границей, и везти за тысячи километров, чтобы она укусила стаканчик в серпентарии.