动物毒液与药物

毒液是肽和蛋白质的致命混合物,但作为单独的成分,有毒化合物可以用作救生药物。

你肯定不想被毒蛇咬伤,它们的毒液可以降低受害者的血压,这当然有助于他们在野外击杀猎物。但当它们咬人时,会引起肿胀、疼痛、肾功能衰竭甚至脑出血。

在20世纪,后来获得诺贝尔奖的John Vane提出了一个激进的想法:如果他们修改巴西蝮蛇毒液的一种活性成分来降低高血压患者的血压会怎样?

蛇的毒液会抑制一种叫做血管紧张素转换酶(ACE)的分子。通常,这种酶在调节血压方面起着关键作用。然而,当ACE被蛇咬伤时,受害者的血压会下降。

后来John一家制药公司合作,开发了一种毒液活性成分的合成模拟物。这种名为卡托普利的药物成为第一个ACE抑制剂。这一发现彻底改变了医生治疗心血管疾病的方式。

今天,蛇只是科学家们将其作为药物发现灵感的众多有毒动物之一。例如,艾塞那肽是一种基于Gila怪物毒液的2型糖尿病治疗药物,齐考诺肽是一种基于锥形蜗牛毒液的止痛药,而地昔鲁定是一种血液稀释剂,用于治疗基于水蛭毒素的深静脉血栓。

研究致命毒液以寻找拯救生命的药物似乎违反直觉,但两者的共同点比你想象的要多。自然选择已促使毒液在体内变得极其精确、作用迅速且有效——这些都是有效药物的理想品质。

科学家估计有超过220000种有毒物种,从水母到哺乳动物。

这种惊人的生物多样性也与化学多样性并行。毒液不是单一分子。这是一种复杂的肽和酶混合物,会破坏另一种生物的生理机能。蜘蛛和锥形蜗牛中一些最复杂的毒液可能有数千种成分。

可能永远不会在医学中使用完整的有毒混合物,但因为它是一种如此复杂的事物混合物,我们可以去看看各个组成部分,当它们作为一个单独的实体给予时,它们可以起到治疗作用。

有时,有毒肽对人类的影响与其在捕食者与猎物相互作用中的影响相似。例如,致命的猎鱼者锥螺会在其毒液中释放胰岛素。这会导致鱼的血糖直线下降,使它们昏迷,就可以捕捉并吃掉鱼,其胰岛素以闪电般的速度发挥作用——它需要很快,这样鱼就不会逃跑。

由于它的包装方式,胰岛素可以快速激活。人胰岛素分为六组分子,需要长达一个小时才能分解和使用。同时,锥螺的版本仅作为一个分子存在,当被召唤时可以做出反应。以锥螺胰岛素为灵感,将人胰岛素修改为对糖尿病管理具有快速作用和效力的胰岛素。

然而,一些研究人员表示,最大的障碍是,大多数情况下的问题是我们不了解许多疾病的分子相关性。

对毒液的基本理解也存在类似的差距,每个物种有成百上千个候选分子,对毒液进行表征可能是一项艰巨的任务。