Le venin de serpent peut maintenant être fabriqué en laboratoire

Si vous avez la malchance d’avoir un serpent venimeux qui vous enfonce les crocs, votre meilleur espoir est un sérum antivenimeux, fabriqué de la même manière depuis l’époque victorienne.

Il s’agit de traire le venin de serpent à la main et de l’injecter à de petites doses aux chevaux ou à d’autres animaux pour provoquer une réponse immunitaire. Le sang de l’animal est prélevé et purifié pour obtenir des anticorps qui agissent contre le venin.

La production d’antivenin de cette manière peut devenir désordonnée, sans parler de dangereuse. Le processus est sujet aux erreurs, laborieux et le sérum fini peut entraîner de graves effets secondaires.

Les experts réclament depuis longtemps de meilleures façons de traiter les morsures de serpents, qui tuent environ 200 personnes par jour.

Maintenant – enfin – les scientifiques appliquent la recherche sur les cellules souches et la cartographie du génome à ce domaine de recherche longtemps ignoré. Ils espèrent que cela fera entrer la production de sérum antivenimeux dans le 21e siècle et sauvera des milliers, voire des centaines de milliers de vies chaque année.

Chercheurs aux Pays-Bas ont créé des glandes productrices de venin à partir du serpent de corail du Cap et de huit autres espèces de serpents en laboratoire, en utilisant des cellules souches. Les toxines produites par les répliques miniatures en 3D de glandes de serpent sont pratiquement identiques au venin du serpent, a annoncé jeudi l’équipe.

Dans une percée parallèle, des scientifiques en Inde ont séquencé le génome du cobra indien, l’un des « quatre grands » serpents du pays qui sont responsables de la plupart des 50 000 morts par morsure de serpent L’Inde voit un an.

« Ils ont vraiment fait avancer le jeu », a déclaré Nick Cammack, chef de l’équipe de morsures de serpents à Wellcome, une organisation caritative de recherche médicale au Royaume-Uni. « Ce sont des développements massifs car cela amène la science 2020 dans un domaine qui a été négligé. »

Du cancer au venin de serpent

Hans Clevers, l’investigateur principal de l’Institut Hubrecht pour la biologie du développement et la recherche sur les cellules souches à Utrecht, ne s’attendait pas à utiliser son laboratoire pour fabriquer du venin de serpent.

Il y a une décennie, il a inventé la technique pour fabriquer des organoïdes humains – des organes miniatures fabriqués à partir des cellules souches de patients individuels. Ils ont permis aux médecins de tester les effets spécifiques des médicaments en dehors du corps en toute sécurité, ce qui a révolutionné et personnalisé des domaines tels que le traitement du cancer.

Alors pourquoi a-t-il décidé de cultiver une glande à venin de serpent?

Clevers a déclaré que c’était essentiellement un caprice de trois doctorants travaillant dans son laboratoire qui s’étaient lassés de reproduire des reins, des foies et des tripes de souris et d’humains. « Je pense qu’ils se sont assis et se sont demandé quel est l’animal le plus emblématique que nous puissions cultiver? Pas humain ou souris. Ils ont dit que ça devait être le serpent. La glande à venin de serpent. »

« Ils ont supposé que les serpents auraient des cellules souches de la même manière que les souris et les humains ont des cellules souches mais personne n’avait jamais enquêté là-dessus », a déclaré Clevers.

Après avoir acheté des œufs de serpents fécondés auprès d’un revendeur, les chercheurs ont découvert qu’ils étaient capables de prendre un petit morceau de tissu de serpent, contenant des cellules souches, et le nourrir dans un plat avec le même facteur de croissance qu’ils ont utilisé pour les organoïdes humains – bien qu’à une température plus basse – pour créer les glandes à venin. Et ils ont trouvé que ces organoïdes de serpent – de minuscules boules d’un millimètre de large – produisaient les mêmes toxines que le venin de serpent.

« Ouvrez-les et vous avez beaucoup de venin. Pour autant que nous puissions le dire, il est identique. Nous l’avons comparé directement au venin de la même espèce de serpent et nous trouvons exactement les mêmes composants », a déclaré Clevers, qui était un auteur de l’article publié dans le journal Cell la semaine dernière.

L’équipe a comparé leur venin fabriqué en laboratoire avec la vraie chose au niveau génétique et en termes de fonction, constatant que les cellules musculaires arrêtaient de tirer lorsqu’elles étaient exposées à leur venin synthétique.

Cellules et ADN, pas chevaux

Les antivenins actuels dont nous disposons, produits chez des chevaux et non chez des humains, déclenchent des taux relativement élevés d’effets indésirables, qui peuvent être légers, comme des éruptions cutanées et des démangeaisons, ou plus graves, comme l’anaphylaxie. C’est aussi des trucs chers. Wellcome estime qu’un flacon d’antivenin coûte 160 $ ​​US, et un cours complet nécessite généralement plusieurs flacons.

Même si les personnes qui en ont besoin peuvent se le permettre – la plupart des victimes de morsures de serpent vivent dans les régions rurales d’Asie et d’Afrique – le monde a moins de la moitié du stock de sérums antivenimeux dont il a besoin, selon Wellcome. De plus, les sérums antivenimeux n’ont été développés que pour environ 60% des serpents venimeux du monde.

Dans ce contexte, la nouvelle recherche pourrait avoir des conséquences de grande envergure, permettant aux scientifiques de créer une biobanque d’organoïdes de glande de serpent à partir des 600 espèces de serpents venimeux qui pourraient être utilisées pour produire des quantités illimitées de venin de serpent dans un laboratoire, a déclaré Clevers.

« La prochaine étape consiste à prendre toutes ces connaissances et à commencer à étudier de nouveaux antivenins qui adoptent une approche plus moléculaire », a déclaré Clevers.

Pour créer un antivenin, l’information génétique et la technologie organoïde pourraient être utilisées pour fabriquer les composants spécifiques du venin qui causent le plus de dommages – et à partir d’eux produisent des anticorps monoclonaux, qui imitent le système immunitaire du corps, pour combattre le venin, une méthode déjà utilisée dans traitements d’immunothérapie contre le cancer et d’autres maladies.

« C’est une excellente nouvelle façon de travailler avec le venin en termes de développement de nouveaux traitements et de développement d’antivenin. Les serpents sont très difficiles à soigner », a déclaré Cammack, qui n’était pas impliqué dans la recherche.

Clevers a déclaré que son laboratoire prévoyait maintenant de fabriquer des organoïdes de glande à venin à partir des 50 animaux les plus venimeux du monde et qu’ils partageraient cette biobanque avec des chercheurs du monde entier. À l’heure actuelle, Clevers a déclaré qu’ils étaient capables de produire les organoïdes à raison d’un par semaine.

Mais produire du sérum antivenimeux n’est pas un domaine dans lequel les sociétés pharmaceutiques ont toujours souhaité investir, Clevers a dit

Les militants décrivent souvent les morsures de serpent comme une crise de santé cachée, les morsures de serpent tuant plus de personnes que le cancer et le choléra prosternés dans le monde entier, a déclaré Cammack.

« Il n’y a pas d’argent dans les pays qui souffrent. Ne sous-estimez pas le nombre de personnes qui meurent. Les requins tuent environ 20 par an. Les serpents tuent 100 000 ou 150 000 », a déclaré Clevers.

« Je suis essentiellement un chercheur sur le cancer et je suis consterné par la différence d’investissement dans la recherche sur le cancer et cette recherche. »

Le venin est un cocktail complexe

Un défi pour fabriquer un sérum antivenimeux synthétique est la complexité de la façon dont un serpent désactive sa proie. Son venin contient plusieurs composants différents qui ont des effets différents.

Des chercheurs en Inde ont séquencé le génome du Cobra indien, dans une tentative de décoder le venin.

Publié dans le journal Nature Genetics plus tôt ce mois-ci, c’est le génome de serpent le plus complet assemblé et contient la recette génétique du venin de serpent, établissant le lien entre les toxines du serpent et les gènes qui les codent. Ce n’est pas un cocktail simple – l’équipe a identifié 19 gènes sur 139 gènes de toxines comme étant responsables de nuire à l’homme.

« C’est la première fois qu’un serpent très important sur le plan médical est cartographié avec autant de détails », a déclaré Somasekar Seshagiri, président de la SciGenom Research Foundation, un centre de recherche à but non lucratif en Inde.

« Il crée le modèle du serpent et nous aide à obtenir les informations des glandes à venin. » Ensuite, son équipe cartographiera les génomes de la vipère à l’échelle de la scie, du krait commun et de la vipère de Russell – le reste des « quatre grands de l’Inde ».«  Cela pourrait aider à fabriquer des sérums antivenimeux, car il sera plus facile d’identifier les bonnes protéines.

En tandem, les deux percées permettront également de découvrir plus facilement si certaines des molécules puissantes contenues dans le venin de serpent valent elles-mêmes la peine d’être explorées en tant que médicaments – permettant aux serpents de faire leur marque sur la santé humaine d’une manière différente de la manière dont la nature l’a voulu – en sauver des vies.

Le venin de serpent a été utilisé pour fabriquer des médicaments qui traitent l’hypertension (pression artérielle anormalement élevée) et les maladies cardiaques telles que l’angine de poitrine.

« En plus d’être effrayant, le venin est incroyablement utile », a déclaré Seshagari.