馬里蘭大學的研究人員透過借鑒蛇類自身的天然防禦機制，發現了一種治療毒蛇咬傷的潛在新方法。他們的方法利用了西部鑽紋響尾蛇為保護自己免受毒液侵害而演化出的毒素阻斷蛋白。
透過結合響尾蛇血液中發現的特定蛋白質，研究人員對來自幾種危險蛇類的毒液，達到了異常強大的保護效果。
這項研究由傑出大學生物學教授 Sean B. Carroll 領導，並發表在《美國國家科學院院刊》上。研究結果有助於研究人員開發更強效的抗蛇毒血清，以應對蛇咬傷這個在世界某些地區仍然是重大健康威脅的問題。
Carroll 表示：「這是大自然早已解決了我們數十年來一直在努力解決的問題的絕佳範例。」他同時也是馬里蘭大學的 Andrew and Mary Balo 和 Nicholas and Susan Simon 講座教授。
蛇咬傷被認為是世界上最被忽視的熱帶疾病之一。根據世界衛生組織的數據，毒蛇每年估計殺死 8 萬至 14 萬人，而數十萬倖存者則留下永久性殘疾。許多受影響者居住在難以獲得有效抗蛇毒血清的農村地區。
現有的抗蛇毒血清雖然能挽救生命，但也存在重大缺點。它們通常是透過讓大型動物接觸蛇毒，然後收集這些動物產生的抗體來生產的。製造這些治療藥物成本高昂，其品質和有效性可能參差不齊，而且對於不同蛇種毒液中發現的眾多不同毒素，它們的效果可能並不均等。此外，它們還可能引起嚴重的免疫反應。
這些限制促使科學家們尋找更好的選擇。在此案例中，研究人員轉向蛇本身尋找線索。
Carroll 說：「一百年來，我們一直從軼事中得知蝰蛇對自己的毒液具有抵抗力。但很長一段時間，沒有人知道牠們血液中究竟是什麼物質在保護牠們。」
響尾蛇血液中隱藏的天然防禦機制
2022 年，Carroll 的實驗室找到了部分答案：一種名為 FETUA-3 的蛋白質。研究人員發現，它可以阻斷西部鑽紋響尾蛇毒液中發現的許多金屬蛋白酶毒素的活性。它還可以結合並抑制來自其他幾種響尾蛇物種毒液的毒素。
他表示：「這是演化讓蛇保護自己免受意外自體中毒的方式。」這引發了一個後續問題：「既然大自然已經將有效的解毒劑包裝在蛇體內，為何還要依賴馬的抗體？」
在新的研究中，包括德州農工大學國立毒素研究中心主任 Elda Sánchez 在內的共同作者，檢視了每種 FETUA 蛋白質對毒液抵抗力的貢獻。
該團隊發現，單一蛋白質可以對抗毒液的某些作用。例如，一種可能減少出血，另一種則可能干擾酶的活性。然而，單獨一種 FETUA 蛋白質都無法完全阻止毒蛇咬傷的致命後果。
蛋白質組合顯著增強保護力
當研究人員結合幾種 FETUA 蛋白質時，結果發生了變化。這些混合物在阻斷毒液的有害影響方面，比單獨的蛋白質有效得多。
尋找最佳組合很複雜，因為蛇毒極其複雜。單一毒液可能含有約 100 種屬於多個蛋白質家族的毒素蛋白質，而且不同蛇種的毒液成分也不同。
Carroll 說：「成分就在那裡。我們只需要不斷測試各種混合物。」
在實驗室實驗中，優化的蛋白質組合的效力約為目前綿羊來源的響尾蛇抗蛇毒血清的 10 倍。這些混合物完全中和了響尾蛇毒液的致命作用，並對多種蝰蛇物種的毒液提供了廣泛保護，包括經過數百萬年演化分離的物種。
Carroll 指出，蛇如何使自己中毒，無論是透過咬傷時的口腔組織、食用中毒的獵物、同類相食，還是以上所有情況，目前都還未被充分理解。他補充說：「這些抑制劑的部分成分在長達 5000 萬年的蛇類演化過程中一直被完美保留下來，這說明了對這些動物而言，這是一個多麼真實的風險。」
邁向新一代抗蛇毒血清
目前的研究集中在金屬蛋白酶，這是毒液毒素的一個重要家族。研究人員現在正採用相同的通用策略來針對其他毒素家族。
Carroll 表示：「我們正非常接近為蝰蛇的三大主要毒素家族找到有效的解決方案。我們在這裡學到的知識，以及我們目前正在進行的研究，讓我們有信心，基於自然的重組（實驗室生產）抗蛇毒血清指日可待。」
Carroll 預計，「大自然的抗蛇毒血清」的首次商業應用可能是在獸醫醫學領域，隨後可能會有針對人類蛇咬傷的治療方法。
他設想未來的抗蛇毒血清能夠對抗更廣泛的毒液，同時比許多現有治療方法更安全、成本更低、更易於大規模生產。
Carroll 說：「我們可以生產出足以裝滿火車車廂的這種物質，並幫助解決一個巨大的全球健康問題。我們許多最重要的藥物都來自大自然。我很高興，一種比商業抗蛇毒血清更好的成分，一直就存在於這些蛇體內。」
除了 Carroll 之外，馬里蘭大學的共同作者還包括生物學系的訪問教職專家 Fiona Ukken 和 Yetunde Ayinuola。
該研究由霍華德休斯醫學研究所和蝰蛇資源中心（撥款號碼 #P40OD01960-22）資助。本文不一定反映這些組織的觀點。