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锥形蜗牛的致死毒液有望帮助科学家开发治疗癌症等多种顽疾的新型疗法

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  6. 锥形蜗牛

来源:本站原创 2017-10-25 11:16

2017年10月25日 讯 /生物谷BIOON/ --几个世纪以来,锥形蜗牛(鸡心螺)一直是人类的灵感来源,沿海居住的人们常常会像钱一样交换美丽的贝壳,同时将它们放在珠宝里面,包括伦勃朗在内的很多艺术家都会将锥形蜗牛画在素描和油画上。但如今,来自美国国家标准技术研究院的研究人员通过研究发现,利用这些锥形蜗牛作为研究模型或能帮助开发出一些治疗疾病的药物。研究者Frank Mari说道,锥形蜗牛分泌的

2017年10月25日 讯 /生物谷BIOON/ --几个世纪以来,锥形蜗牛(鸡心螺)一直是人类的灵感来源,沿海居住的人们常常会像钱一样交换美丽的贝壳,同时将它们放在珠宝里面,包括伦勃朗在内的很多艺术家都会将锥形蜗牛画在素描和油画上。但如今,来自美国国家标准技术研究院的研究人员通过研究发现,利用这些锥形蜗牛作为研究模型或能帮助开发出一些治疗疾病的药物。

研究者Frank Mari说道,锥形蜗牛分泌的毒液很有可能能杀灭侏罗纪时期的恐龙,这种毒液是一种可怕的东西,但这或许为我们寻找新药提供了一定基础。这项研究中,我们对海产动物机体中的RNA和相关的蛋白质进行检测分析。随着技术不断革新,如今研究人员有能力对海洋中一些鲜为人知的生物进行分子层面的研究分析,比如锥形蜗牛等,如今研究者们就发现了这种特殊的毒液,这对于未来开发新型药物治疗人类顽疾提供了一定帮助。

研究人员对60个在实验室中生活了15年的锥形蜗牛进行检测分析,每周研究者们都要与这些蜗牛进行一场微妙的“谈判”,利用死鱼来诱导蜗牛释放毒性,随后将毒性收集于检测管中,随后储藏毒液用于后期更为深入的研究。Mari说道,锥形蜗牛非常罕见,其并不像地球上的其它生物体,和它们在一起“工作”就好像与外星人打交道一样,但这的确非常有意思,锥形蜗牛的系统就好比是我们非常喜欢的糖果店一样。

如今研究人员在全球范围内发现了超过800种锥形蜗牛,大多数位于温暖的热带地区,这些锥形蜗牛是一种喜欢隐居、没有个性和侵略性的生物,但当被贝壳收集器捡起时其就会处于自我保护状态,最小的锥形蜗牛也会产生和蜜蜂一样强大的刺状结构,而且会在几个小时内杀死一个成年人,最具致死性的锥形蜗牛被认为是位于印度太平洋地区的“香烟蜗牛”(cigarette snail),这种蜗牛仅有男性拇指那么大,其能够释放毒液,在死于其毒液之前你或许只有时间抽一根烟。

尽管锥形蜗牛包含了多个种类,但研究者重点对一种紫色的锥形蜗牛(Conus purpurascens)进行研究,这种蜗牛大部分生存在东太平洋沿岸的沿海水域,以及秘鲁和加拉帕戈斯群岛附近的近海水域中,其能够慢慢沿着岩石底部移动,并且长到几英寸长。锥形蜗牛常常会将其像鱼叉一样的牙齿伸入到其它蜗牛、鱼类和线虫中来熟练地捕食比它们运动速度快的动物,一旦插入到猎物体内后,猎物就会被麻痹就无法逃脱了,随后这种锥形蜗牛就会慢慢将固定好的食物拉入其壳中进行慢慢消化,每当捕猎结束,锥形蜗牛就会“丢弃”掉其捕食用的“牙齿”,同时以其它“牙齿”结构来替代,一些锥形蜗牛会在其体内嵌入20个左右的“牙齿”,每当美食来临时这些“牙齿”就已经提前做好了准备。

在原始状态下,锥形蜗牛的毒液显然并不会对人类疾病的治疗带来很大帮助,但在分子水平下对其进行拆解后,研究人员就希望深入研究毒液每个部分所扮演的关键角色;当然这也是研究人员需要花费大量时间去研究的,为何锥形蜗牛的毒液能够快速渗入到其它动物的神经系统呢?这些毒液又是如何有效麻痹猎物呢?有些紫色锥形蜗牛或许并不具有毒性,研究人员认为其或许和蜗牛的发育阶段直接相关。

所有这些关于锥形蜗牛问题的答案都能够帮助研究人员开发新药来快速有效地对患者进行治疗,比如开发治疗糖尿病的新型疗法或者诸如阿尔兹海默病等神经变性疾病的疗法等,因此试想一下,进行锥形蜗牛毒液的研究或许能够帮助研究人员开发新型药物来遏制快速恶化的癌症,这将是一件多么有意义的事情,而其他研究人员则希望利用毒液的成分来治疗成瘾症,蜗牛毒液的一种成分或许还能用作抗皱面霜。

刊登在国际杂志Scientific Reports上的一篇研究报告中,研究者Mari及其同事利用锥形蜗牛的毒液作为分子探针成功鉴别出了人类免疫和中枢神经系统之间的“重叠”,这项研究首次发现,和中枢神经系统相关联的经典毒液或许对于机体免疫系统也具有一定的作用,一旦特殊类型的锥形蜗牛肽类(蜗牛毒素)进入机体中,细胞就会以特殊方式来发送信号。这项最新研究或有望帮助开发根除胃癌、乳腺癌和肺癌等多种疾病的新型疗法。

发表在国际杂志the Journal of Proteomics上的另一篇研究报告中,研究人员对锥形蜗牛毒液中名为Conohyal-P1的酶类进行了分离和特性研究,他们利用超高分辨率的质谱仪对样本中的特殊酶类进行鉴定和计数分析,这种类似的酶类还存在于蓑鲉和蜜蜂毒液中,更有意思的是,其也存在于多种哺乳动物的精液中,帮助减弱卵巢的细胞壁,促进精子成功进入到雌性体内进行精卵结合。

研究者说道,我们都知道,这种酶类能够破碎细胞外组织,如今我们就能够实现评价这种酶类的活性,此外,我们还鉴别出了此前并未发现的一种亚型酶类。第三篇发表在Neuropharmacology杂志上的研究报告中,研究者Mari及其同事评估了锥形蜗牛毒液中的毒素对果蝇中枢神经系统的影响,尽管果蝇与人类在很多方面并不相同,但其中枢神经系统能够作为一种很好的模型来帮助进行多种医学研究,因为果蝇大脑中细胞的基本结构域人类大脑中细胞的结构类似,因此如果果蝇的脑细胞能以某种特殊方式产生反应,那么科学家们就知道人类也会以这样的方式反应。

因此,研究人员想知道蜗牛毒素如何同猎物机体神经系统中的多个分子靶点产生反应,紫色锥形蜗牛的毒液包含有大量的蛋白结构元件(超过2000种)。这种毒液的结构非常复杂,研究人员想通过研究确定毒液的哪一部分能够作为药用,随后研究者通过研究发现,当注射毒液后果蝇出现的反应主要发生在指挥肌肉移动和成瘾性发生的特殊受体上,诸如这样的细节信息或能帮助研究人员开发治疗帕金森等疾病的新药,同时也能帮助开发有效治疗尼古丁成瘾的新型疗法。

最后研究者表示,锥形蜗牛壳上的图案非常漂亮,但他们认为锥形蜗牛所具有的生物学特性更加美丽,后期研究者们希望深入剖析锥形蜗牛毒液的多个方面,来为治疗多种人类疾病寻找新型疗法靶点和线索。(生物谷Bioon.com)

参考资料:

【1】Effects of α-conotoxin ImI on TNF-α, IL-8 and TGF-β expression by human macrophage-like cells derived from THP-1 pre-monocytic leukemic cells

Scientific Reports     doi:10.1038/s41598-017-11586-2

【2】Isolation and characterization of Conohyal-P1, a hyaluronidase from the injected venom of Conus purpurascens

Journal of Proteomics     doi:10.1016/j.jprot.2017.05.002

【3】In vivo and in vitro testing of native α-conotoxins from the injected venom of Conus purpurascens

Neuropharmacology     doi:10.1016/j.neuropharm.2017.09.020

【4】How the cone snail's deadly venom can help us build better medicines

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