Universelles Antivenin: Neuer Antikörper gegen Schlangengift

Wird man von einer Giftschlange gebissen, braucht man ein Antivenin. Leider sind Antivenine artspezifisch: Es muss also genau das Mittel gegen jene Schlange verfügbar sein, die gebissen hat. In den meisten Fällen wissen Betroffene jedoch nicht, von welcher Schlangenart sie gebissen wurden. Für manche Schlangen gibt es ausserdem schlicht kein Antivenin.

Neue Forschungsergebnisse, die meine Kolleginnen, Kollegen und ich erarbeitet haben, sind ein wichtiger Fortschritt auf dem Weg zu einem Antivenin, das die Wirkung des Giftes jeder Giftschlange neutralisieren könnte – einem sogenannten „universellen Antivenin“.

In unserer in Science Translational Medicine veröffentlichten Studie schildern wir die Entdeckung und Entwicklung eines im Labor hergestellten Antikörpers. Er kann ein Neurotoxin – also ein auf das Nervensystem wirkendes Gift – neutralisieren, das im Gift zahlreicher Schlangenarten rund um den Globus vorkommt.

Jährlich töten Giftschlangen bis zu 138,000 Menschen. Viele weitere Überlebende tragen lebensverändernde Verletzungen und psychische Traumata davon. Den grössten Anteil der Betroffenen stellen Kinder und Landwirtinnen sowie Landwirte.

Die wirksamen Bestandteile von Antiveninen sind Antitoxin-Antikörper. Zu ihrer Herstellung werden Pferden geringe Mengen Schlangengift injiziert, anschliessend werden die Antikörper gewonnen. Dieses Verfahren hat sich seit mehr als einem Jahrhundert kaum verändert – und es bringt erhebliche Nachteile mit sich.

Antivenine sind nicht nur artspezifisch, sondern auch vergleichsweise wenig wirksam. Um das Gift eines Bisses zu neutralisieren, werden daher grosse Mengen Antivenin benötigt.

Da Antivenine zudem in Pferden hergestellt werden, ist bei ihrer Verabreichung das Risiko schwerer Nebenwirkungen hoch. Das Immunsystem erkennt die im Blutkreislauf zirkulierenden „fremden“ Pferdeantikörper und reagiert darauf.

Im Labor hergestellte Antikörper als Alternative

Antikörper, die mithilfe gentechnisch veränderter Zellen im Labor produziert werden, kommen beim Menschen routinemässig zur Behandlung von Krebs und Immunerkrankungen zum Einsatz. Seit Langem besteht die Hoffnung, die dafür verwendete Technologie auch für Antivenine nutzen und traditionelle Antivenine letztlich ersetzen zu können. Damit liessen sich viele Probleme heutiger Antivenine lösen.

Die Antikörper in laborhergestellten Antiveninen könnten „humanisiert“ werden. Bei diesem Verfahren wird dem Immunsystem gewissermassen vorgetäuscht, die fremden Antikörper seien körpereigene. Das könnte die Häufigkeit schwerer Nebenwirkungen senken, wie sie bei Antiveninen aus Pferden häufig auftreten.

Lähmung und Tod verhindert

Zu den wichtigsten Giftstofffamilien in Schlangengiften zählen Neurotoxine.

Diese Toxine unterbrechen die Weiterleitung von Nervensignalen vom Gehirn zu den Muskeln und lähmen diese. Davon betroffen sind auch die Muskeln, welche die Lunge aufblähen und entleeren. Beutetiere und menschliche Opfer hören deshalb rasch auf zu atmen und sterben.

Solche Neurotoxine finden sich im Gift einiger der tödlichsten Schlangen der Welt, darunter die afrikanische Schwarze Mamba, die asiatische Monokelkobra und Königskobra sowie die hochgiftigen Kraits des indischen Subkontinents.

Unsere Forschung beschreibt die Entdeckung und Entwicklung eines humanisierten, im Labor hergestellten Antikörpers, der zentrale Neurotoxine aus den Giften unterschiedlicher Schlangen aus verschiedenen Weltregionen neutralisieren kann.

Der Laborantikörper trägt die Bezeichnung 95Mat5. Entdeckt wurde er, nachdem 50 billion unique antibodies untersucht worden waren, um Antikörper zu finden, die nicht nur das Neurotoxin im Gift zahlreicher Arten erkennen, sondern auch dessen tödliche Wirkung neutralisieren können.

Bei Mäusen, denen tödliche Giftdosen verabreicht worden waren, verhinderte 95Mat5 bei allen getesteten Giften Lähmungen und den Tod.

Diese Ergebnisse sind besonders vielversprechend: Sie zeigen, dass sich laborhergestellte Antikörper erzeugen lassen, die die Giftwirkung vieler Arten breit neutralisieren können. Die Entwicklung eines universellen Antivenins erscheint damit als realistische Möglichkeit.

95Mat5 ist allerdings ein einzelner Antikörper und wirkt nur gegen Neurotoxine. Wie bereits erwähnt, wird für ein universelles Antivenin eine Handvoll Antikörper benötigt, denn Schlangengifte bestehen nicht ausschliesslich aus Neurotoxinen.

Einige Schlangengifte enthalten Hämotoxine, die Blutungen auslösen, andere Cytotoxine, welche Haut und Knochen zerstören. Für ein universelles Antivenin, das jeden Biss jeder Schlange behandeln kann, müssen noch weitere Antikörper identifiziert werden. Sie müssten die anderen Giftstofftypen ähnlich wie 95Mat5 breit wirksam und stark neutralisieren.

Wir hoffen, dass diese Antikörper nach ihrer Identifizierung mit 95Mat5 kombiniert werden können. So könnte ein Antivenin entstehen, das das Gift jeder Schlange neutralisiert – unabhängig davon, welche Giftstofftypen es enthält.

Hürden für ein universelles Antivenin

Der Bedarf an Antikörpern gegen weitere Giftstoffe sowie die notwendige Prüfung jedes neuen laborhergestellten Antivenins auf Wirksamkeit und Sicherheit in Studien am Menschen bedeuten, dass es noch viele Jahre dauern wird, bis ein universelles Antivenin Bissopfern zur Verfügung steht.

Auch weitere Hindernisse müssen bewältigt werden. Diese neuen Antivenine müssten vermutlich gekühlt gelagert werden, damit sie ihre Wirksamkeit nicht verlieren. Es muss daher gezeigt werden, dass sie in den oft heissen Weltregionen verteilt werden können, in denen keine verlässliche Stromversorgung für Kühlung vorhanden ist.

Laborhergestellte Antikörper gehören zu den teuersten Arzneimitteln der Welt. Trotz aller Hoffnung bleibt offen, ob laborhergestellte Antivenine für die meisten Opfer von Schlangenbissen leistbar sein werden, die üblicherweise zu den ärmsten Menschen der Welt zählen.

Stuart Ainsworth, Senior Lecturer und UKRI Future Leader Fellow, University of Liverpool, und Camille Abada, Doktoratskandidatin für Antikörper, Liverpool School of Tropical Medicine

Dieser Artikel wurde unter einer Creative-Commons-Lizenz von The Conversation erneut veröffentlicht. Lesen Sie den Originalartikel.