Cómo hacer veneno de serpiente sin serpientes

Una víbora se ordeña para obtener veneno en Kenia.
Una víbora se ordeña para obtener veneno en Kenia. Njeri Mwangi / Reuters

Las glándulas venenosas de las serpientes se encuentran entre las armas más potentes de la naturaleza. Hans Clevers ahora puede cultivarlos en su laboratorio, produciendo pequeñas masas sin cuerpo que secretan el mismo cóctel de toxinas que sus contrapartes naturales. Cuando le pregunté de dónde surgió la idea de hacer esto, se rió. "Eso es lo que le pedí a mi Ph.D. estudiantes ", dijo.

Hace una década , Clevers se dio cuenta de que las células madre del intestino de un ratón, cuando se bañaban en los productos químicos correctos, podían producir organoides, versiones en miniatura de órganos completos. Estas gotas del tamaño de lentejas eran réplicas simplistas, pero capturaron muchas de las características importantes de sus órganos padres, desde su arquitectura hasta los genes que activan. Desde entonces, muchos laboratorios han producido versiones organoides de estómagos, retinas, pulmones, hígados, riñones e incluso cerebros. Pero casi siempre han comenzado con células de ratones o humanos.

Sin que Clevers lo supiera, tres de sus estudiantes, Yorick Post, Jens Puschhof y Joep Beumer, se habían estado preguntando si podrían hacer organoides de otras especies. Y si es así, ¿cuál sería el órgano más sorprendente que podrían cultivar? Estableciéndose rápidamente en la glándula del veneno de serpiente, contactaron a un criador y adquirieron el huevo de una serpiente de coral del Cabo, una especie de cobralike del sur de África. Extrajeron la glándula venenosa del embrión, extrajeron células de ella y las sometieron a sus protocolos habituales de producción de organoides.

Si le hubieran contado a Clevers sobre su proyecto antes de comenzar, él les habría dicho que era extremadamente improbable que funcionara. El laboratorio produce organoides con un cóctel de proteínas humanas y factores de crecimiento, y no había razón para pensar que estos funcionarían en las células madre de serpiente. Y sin embargo, lo hicieron. El único cambio que hicieron los estudiantes fue cultivar los organoides a una temperatura más baja que los habituales 98 grados Fahrenheit, porque los cuerpos de los reptiles corren más fríos que los mamíferos. El equipo de Clevers ahora puede producir glándulas de veneno cultivadas en laboratorio que generan el mismo cóctel químico que sus contrapartes reales. Han cultivado organoides de ocho especies diferentes, todas obtenidas como huevos de criadores o como individuos sacrificados de zoológicos.

Los organoides resultantes parecen globos blancos de milímetro de ancho. A medida que crecen, se llenan de veneno, que el equipo puede cosechar. El veneno de serpiente real consiste en docenas de proteínas; Muchos de estos no son tóxicos por sí solos, pero se vuelven así después de ser modificados por enzimas en la glándula. El equipo descubrió que el veneno organoide se parece mucho al verdadero negocio. Se compone de las proteínas adecuadas, que parecen haber sido modificadas de la manera correcta. Otros investigadores han logrado preservar trozos de tejido de las glándulas venenosas antes, pero estos fragmentos tienen una vida útil limitada. Por el contrario, los organoides son estables y pueden crecer en miles de millones.

Hay algo un poco siniestro en un laboratorio que puede producir en masa veneno de serpiente, pero estos organoides tienen muchos usos beneficiosos. Las mordeduras de serpiente, que matan a entre 81,000 y 138,000 personas cada año, han sido descritas como " posiblemente la mayor crisis de salud oculta del mundo ". En el tiempo que ha pasado leyendo este artículo hasta el momento, 20 personas han sido mordidas, 10 han sido inyectadas con veneno. , y dos morirán o quedarán permanentemente deshabilitados. Aún así, la investigación sobre el veneno ha sido históricamente subfinanciada, en parte porque es muy difícil trabajar con ella. El veneno debe ser "ordeñado" de serpientes vivas, lo cual es un proceso peligroso y laborioso. También hay miles de especies de serpientes venenosas, muchas de las cuales son raras y difíciles de recolectar.

Tal trabajo podría ser innecesario si el equipo de Clevers puede hacer organoides a partir de suficientes especies. Los investigadores podrían tener suministros listos de glándulas y veneno. Podrían estudiar más fácilmente cómo se produce el veneno, cómo varía entre las especies y cómo esa variación influye en la gravedad de una picadura y la eficacia de un antiveneno. Clevers y sus colegas ahora están tratando de construir una biblioteca de organoides de glándulas venenosas de aproximadamente 50 especies objetivo. "Puedes cultivarlos y enviarlos a todo el mundo, y ahora todo el mundo puede trabajar en una serpiente interesante", dijo.

Antivenom, el único tratamiento comprobado para las mordeduras de serpientes, se obtiene recolectando veneno de serpientes vivas, inyectándolo en caballos y recolectando los anticuerpos que producen los animales, una técnica que no ha cambiado durante siglos. Los organoides ofrecen un enfoque más moderno: los científicos podrían usar las mini glándulas para producir toxinas específicas y luego detectar moléculas que neutralicen esas toxinas. "Aunque tales beneficios para las víctimas de mordeduras de serpientes pueden estar a varios años de distancia, los organoides de las glándulas venenosas nos brindan una nueva herramienta poderosa para avanzar en la investigación de las mordeduras de serpientes hacia este objetivo", dice Nicholas Casewell, de la Escuela de Medicina Tropical de Liverpool, que trabajó con Clevers en este proyecto.

Esta investigación se produce en medio de una crisis global de antiveneno . Las compañías farmacéuticas han abandonado el mercado, la producción es la mitad de lo que debería ser, los costos están aumentando y las normas reguladoras laxas significan que muchos de los productos son ineficaces o inseguros. Los organoides de las glándulas venenosas podrían abordar al menos algunos de estos factores al permitir que los fabricantes produzcan antivenenos sin necesidad de ordeñar serpientes vivas. "Será interesante ver cómo el costo de producir veneno usando este sistema se compara con el costo de comprar veneno extraído de serpientes vivas", dice Anita Malhotra, de la Universidad de Bangor, "ya que el costo del antiveneno es un impedimento clave para su uso más amplio en países donde la mordedura de serpiente es un gran problema, como India y Nigeria ".

Kartik Sunagar, del Instituto Indio de Ciencia, agrega que incluso las serpientes que pertenecen a la misma especie pueden producir diferentes mezclas de veneno en los diferentes lugares donde se encuentran. Eso es un problema, ya que el antiveneno en la India está hecho de serpientes de un pequeño rincón del país, y muchos no neutralizan las picaduras de regiones distantes. Si los investigadores pueden hacer organoides de poblaciones geográficamente distintas, y si ese enfoque es más económico que establecer centros regionales de recolección de veneno, Sunagar dice que "esta tecnología puede cambiar el juego".

Mientras tanto, Clevers y sus alumnos han puesto sus ojos en otros animales. Si su receta organoide funcionó para ratones, humanos y serpientes, "predecimos que probablemente funcionará para todos los tejidos de vertebrados", me dijo. Intentarán cultivar glándulas lagrimales de cocodrilo, por el simbolismo, pero también porque esas glándulas actúan esencialmente como riñones excretores de sal y pueden dar algunas ideas interesantes. A sugerencia de un colega chino, también quieren cultivar las glándulas salivales de los swiftlets. Estas aves usan su saliva para unir sus nidos, que se recolectan para hacer la sopa de nido de pájaro, uno de los productos animales comestibles más caros del mundo. Si la carne cultivada en laboratorio no funciona, tal vez la sopa de nido de pájaro cultivada en laboratorio sí.

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Ed Yong es escritor de The Atlantic , donde cubre ciencia.

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