美國男子用身體注射蛇毒18年獲得抗體,幫助科學家研發抗蛇毒血清新突破

美國男子用身體注射蛇毒18年獲得抗體,幫助科學家研發抗蛇毒血清新突破

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一位美國男子18年間自願注射多種蛇毒形成免疫力,其血液中的廣譜抗體正助力科學家研發史上最有希望的通用抗蛇毒血清。

在過去18年里,美國威斯康星州一名卡車修理工蒂姆·弗里德/Tim Friede,曾數百次將致命蛇毒注射進自己的身體。他曾在YouTube上傳過他多次被劇毒蛇咬傷卻毫發無損的視頻,通過反復、遞增劑量地注射逾800次多種蛇毒,他成功誘導自身免疫系統產生高度適應性的抗體。

這種看似荒唐的舉動曾被視為博眼球的極限表演,如今,他的血液正成為科學家研發通用抗蛇毒血清的關鍵。這項研究曆時八年,於本月2日正式發表於“細胞/Cell”期刊。實驗表明,弗里德可對13種蛇毒產生防護,目標是最終針對他的免疫血液開發出覆蓋所有蛇種毒液的“萬用解毒劑”。

蛇咬之痛:世紀未解的醫學難題

據相關資料顯示,每年有超過十萬人因蛇咬不幸身亡,另有數十萬人因此留下終身殘疾。受害者大多集中在非洲、亞洲和拉丁美洲的農村地區,當地醫療資源匱乏,救治條件有限。

全球已知毒蛇超過600種,每種蛇的毒液中都含有復雜且獨特的毒性蛋白混合物,有時甚至多達數十種。至今,尚無一種抗蛇毒血清可廣泛對抗所有毒蛇的毒液,科學界也未找到統一通用的解決方案。

現今醫療體系主要依賴多克隆抗蛇毒血清,這種血清通過向馬或羊注射蛇毒,再從它們體內提取抗體制成。這類血清依賴於動物對特定蛇毒的免疫反應,因此效果受限,毒素和抗體之間必須精准匹配。即便是同一種蛇,生活在不同地理區域,其毒液成分也可能截然不同,例如印度產的血清往往難以有效治療斯里蘭卡地區的相同蛇種所致的傷害。此外,找到有效的抗體,要將其組合成覆蓋全部毒液類型的“通用解毒劑”,也面臨成分過多、難以制造和使用的現實障礙。

然而,最近有一組科學家另辟蹊徑,他們沒有從零開始研發新血清,而是將目光投向一個極端罕見的“實驗對象”:YouTube內容創作者蒂姆·弗里德/Tim Friede。18年來,弗里德反復向自己注射多種致命蛇毒,逐步訓練出對多種蛇毒具高度免疫力的體內系統。研究團隊釆集了他的血液樣本,分析其產生的抗體,并嘗試回答一個關鍵問題:這種“自我免疫”路徑,是否能成為突破蛇毒治療困局的關鍵?

“人體試毒者”:用18年探索蛇毒療法新突破

捐贈者弗里德回憶自己早期的“試毒”經曆:他曾在短短一小時內被眼鏡蛇咬傷兩次,當場失去意識、瀕臨死亡。“我當時几乎心臟停跳,差點沒命。這不是玩笑。挨一口還能扛,挨兩口就不行了,徹底失控。”他意識到,自己之所以能從這次意外中生還,很可能得益於此前長期反復接觸蛇毒所形成的免疫力,這促使他變本加厲地推進試驗。

從此,弗里德持續主動注射稀釋后的蛇毒,同時也讓多種毒蛇直接咬傷自己。他的免疫系統不斷面對來自不同蛇類的強烈挑戰,埃及眼鏡蛇、太攀蛇、莫哈維響尾蛇、黑曼巴、環蛇等世界上最致命的蛇種毒液,都曾“親身”試過。他的目標很明確:希望通過自己的身體,探索出更有效的蛇毒治療方式。

他的冰箱仍儲存着多種毒液,而在YouTube頻道的視頻中,他展示了手臂上被黑曼巴、太攀蛇和水眼鏡蛇咬傷后留下的腫脹與牙痕。他坦言,“我想把試驗推到極限,直到逼近死亡邊緣,再抽身而退。”

近二十年來,弗里德忍受蛇咬和注射帶來的持續痛苦并拍攝視頻上傳到YouTube,最終引起了免疫學家、Centivax公司首席執行官雅各布·格蘭威爾/Jacob Glanville的關注。

Jacob Glanville成長於危地馬拉農村,自幼便熟悉蛇咬問題的嚴重性。他認為,弗里德的體內可能存在人類目前所未識別的廣譜抗蛇毒抗體,“他的實驗曆史堪稱一塊未經雕琢的原鑽。他曾被16種致命蛇咬傷數百次,並接受過劑量遞增的自我免疫,這些蛇通常會殺死一匹馬。”隨后,兩人達成合作意向,并順利通過倫理審查。

提取突破性抗體:邁出抗蛇毒療法革命性一步

Jacob Glanville與哥倫比亞大學生物化學教授彼得·鄺/Peter Kwong組成團隊,從世界衛生組織列出的19種最致命蛇類中篩選研究對象。他們從弗里德血液中分離出兩種可廣泛中和神經毒素的抗體,并結合第三種已知有效的抑制劑,成功研制出一種“雞尾酒式”抗蛇毒配方,為開發廣譜抗蛇毒血清邁出關鍵一步。

團隊使用噬菌體展示技朮篩選弗里德的記憶B細胞,獲得多種具廣泛結合能力的抗體。這些抗體展現出高度體細胞超突變,意味着弗里德的免疫系統經過近20年毒素挑戰后,已自然演化出極強適應性。

研究人員發現,其中兩種抗體表現尤為突出。LNX-D09能中和多種“長鏈神經毒素”、SNX-B03能對抗“短鏈神經毒素”。這兩類毒素通常通過占據相同神經受體來癱瘓神經系統,而這兩種抗體恰恰通過模仿神經受體,阻止毒素結合,從而避免中毒反應。

為驗證效果,研究人員釆用19種眼鏡蛇毒液,通過兩種方式對小鼠進行實驗:一種是將毒液與抗體混合后注射(預防模型),另一種是先注射毒液、10分鐘后再注射血清(模擬真實咬傷的救治模型)。

實驗結果顯示,單獨使用LNX-D09就能保護小鼠免受6種毒蛇毒液致命傷害,包括黑曼巴、眼鏡王蛇和四種眼鏡蛇。當研究團隊加入一種稱為varespladib的小分子抑制劑,用以阻斷另一類主要毒素(PLA2酶)時,保護范圍擴大至另外三種毒蛇。最后,SNX-B03補齊防御空白,使得所有19種毒蛇中,小鼠在13種毒液下獲得完全保護,剩余6種則獲得部分生存率。

研究人員持續調整配方,在效果與成分之間尋找最優組合。最終,他們確認由兩種抗體LNX-D09、SNX-B03和一種小分子抑制劑(伐瑞拉迪)搆成的三元組,是目前為止可提供最廣泛保護的最小組合,能夠覆蓋亞洲、非洲、拉丁美洲等多個蛇毒重災區。

“當我們組合出三種成分時,已能為13種蛇提供全面保護,并對其余蛇種提供一定防護。”Jacob Glanville說,“我們正在尋找第四個關鍵成分,若成功加入,或將實現真正意義上的廣譜抗蛇毒血清。”

當前,研究團隊正全力推進廣譜抗蛇毒療法的開發路徑,一種設想是打造可應對所有劇毒蛇種的通用配方,另一種則是在毒蛇分類基礎上,分別針對蝰蛇科與眼鏡蛇科研制兩種高覆蓋率的廣譜血清,這一策略亦與我們去年報道的合成抗體研究團隊思路不謀而合。

“我們正在搭建一套候選抗體與抑制劑的試劑組合庫,并通過反復實驗篩選出最小且最有效的成分組合,”哥倫比亞大學首席研究員彼得·鄺/Peter Kwong表示,“最終的治療方案可能是涵蓋所有毒蛇的單一雞尾酒療法,也可能發展成兩種配方,分別針對蝰蛇或眼鏡蛇毒,因為部分地區僅有其中一類蛇種。”

蛇咬傷治療的未來:邁出關鍵一步

實際上,開發通用抗蛇毒血清的搆想,早在數十年前便已提出,但真正取得實質性進展卻極為罕見。

“這位捐贈者之所以格外重要,是因為他擁有一段極為罕見的免疫曆程,這讓他成為可能產生廣譜中和抗體的最佳人選之一。”研究負責人Jacob Glanville表示,“在他的案例中,我們甚至有望獲得一種具備廣泛中和能力、接近通用型的抗蛇毒血清。”

與傳統的馬血清相比,由人類抗體搆建的療法具有多項優勢:它們在人體內的半衰期更長、致敏反應更少,同時因釆用重組蛋白在可控系統中生產,也使制造過程更穩定、更易標准化。

不過,當前療法仍處於實驗階段,其劑量、安全性與臨床療效仍需在人體中進一步驗證。此外,目前的“雞尾酒”方案主要針對眼鏡蛇科毒液,且所用的小分子抑制劑伐瑞拉迪/Varespladib在體內代謝較快,可能需要重復給藥,除非未來能引入更長效的替代藥物。

下一步,研究團隊計划在動物模型中進行更廣泛測試。首選試驗對象可能是在澳大利亞的犬類患者,那里的寵物被蛇咬傷事件頻發。他們也在嘗試調配一款應對蝰蛇科毒液的類似“雞尾酒式”抗毒組合。

“我們已啟動針對蝰蛇毒素的試劑開發計划,通過迭代實驗優化配方,以確定實現最大覆蓋所需的最小有效組合。”Peter Kwong補充道,“最終的產品形式,可能是一種通用抗蛇毒混合物,也可能發展成兩種配方:一種專門對付眼鏡蛇毒,另一種用於蝰蛇毒,畢竟不同地區的蛇種分布存在差異。”

為推動項目從實驗室走向臨床,格蘭威爾團隊也正積極與慈善組織、政府部門和制藥企業展開接洽,以獲取生產與臨床開發所需的資源與支持。“這項工作至關重要,”Varespladib強調,“全球每年發生數百萬起蛇咬事故,其中大多數集中在發展中國家,尤其是對偏遠農村社區造成的傷害最為嚴重。”

當前多數醫院需要為各類蛇種分別儲備專屬血清,保存難度高、成本極大,而這種廣譜配方若通過人體試驗驗證,則可能成為全球通用的抗蛇毒解方,尤其對蛇種多達60種的印度等國家而言,無疑是一項革命性突破。

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