Bloed van man helpt bij het maken van tegengif voor 19 slangen

Dit is het verhaal van Timothy Friede, een monteur van zware vrachtwagens, die ongeveer twintig jaar geleden aan een vrij ongewoon project begon. Deze slangenliefhebber, die voortdurend het risico liep gebeten te worden, begon zichzelf regelmatig te injecteren met gif dat hij uit zijn slangen had gehaald, in de hoop immuun te worden. Door zijn bloed te doneren, heeft hij onderzoekers van het Californische bedrijf Centivax (San Francisco) en Columbia University in New York in staat gesteld een therapeutische cocktail te ontwikkelen die een groot aantal van de meest geduchte gifstoffen ter wereld kan bestrijden.

Deze doorbraak, gepubliceerd op 2 mei 2025 in het tijdschrift Cell , is met name gebaseerd op de isolatie van twee bijzonder krachtige antilichamen uit het bloed van Timothy Friede, die zichzelf tussen 2001 en 2018 vrijwillig injecteerde met lage doses slangengif (mamba's, cobra's, ratelslangen, taipans, onder andere). Deze cocktail is een belangrijke stap in de richting van de ontwikkeling van een universeel antigif dat de huidige sera kan vervangen. Deze zijn vaak specifiek voor één enkele soort, duur om te produceren en moeilijk verkrijgbaar in regio's ter wereld waar slangenbeten het meest voorkomen.

Slangenbeetvergiftiging is sinds 2017 door de Wereldgezondheidsorganisatie (WHO) erkend als een verwaarloosde tropische ziekte en is de oorzaak van 81.000 tot 138.000 sterfgevallen per jaar. Bovendien houden 300.000 tot 400.000 mensen blijvende beperkingen over (amputaties of functionele gevolgen van ledematen). De traditionele behandeling, die al meer dan een eeuw wordt toegepast, bestaat uit het toedienen van een tegengif. Dit is een serum met antilichamen die worden geproduceerd door dieren die zijn blootgesteld aan het gif van één of meerdere slangensoorten.

Er zijn meer dan 600 soorten giftige slangen, die allemaal een enorme genetische diversiteit vertonen. Van deze soorten vormen 85 een groot gevaar voor de gezondheid van de mens. 31 daarvan zijn door de Wereldgezondheidsorganisatie geclassificeerd als categorie 1 en 54 als categorie 2. Categorie 1 omvat de gevaarlijkste slangen, die ernstige of zelfs dodelijke vergiftigingen kunnen veroorzaken. Categorie 2 omvat slangen die ook giftig zijn, maar die vanuit het oogpunt van de volksgezondheid minder prioriteit hebben.

Zoals Jacob Glanville, Peter D. Kwong en collega's aangeven in hun artikel gepubliceerd in Cell , betekent de grote verscheidenheid aan toxines die in het gif van zoveel giftige slangensoorten worden aangetroffen dat huidige tegengiffen over het algemeen effectief zijn tegen één enkele soort of een kleine groep nauw verwante soorten. Daarom is er voor de meeste slangensoorten geen specifiek tegengif beschikbaar. Bovendien kan de effectiviteit van de behandeling, zelfs binnen dezelfde soort, aanzienlijk variëren, afhankelijk van genetische verschillen die specifiek zijn voor elk geografisch gebied. Bovendien is het vaak een uitdaging voor zowel slachtoffers als verzorgers om de slang die verantwoordelijk is voor de beet, correct te identificeren. Dit is een cruciale stap bij het toedienen van het juiste tegengif.

Elke slangensoort produceert tussen de 5 en 70 verschillende eiwitgifstoffen. Het is daarom begrijpelijk dat, zelfs als we voor iedere toxine een specifiek antigif zouden kunnen ontwikkelen, het niet realistisch zou zijn om ze in één behandeling te groeperen. De dosis die nodig is om effectieve bescherming te garanderen, zou immers de voor mensen aanvaardbare veiligheidsdrempels ruimschoots overschrijden.

Bovendien zijn de huidige serumgebaseerde behandelingen van dierlijke oorsprong en kunnen ze ernstige bijwerkingen veroorzaken, zoals heftige allergische reacties, vooral bij nieuwe injecties. Hoewel er technieken zijn ontwikkeld om antilichamen (immunoglobuline G) te fragmenteren, zodat alleen de actieve delen overblijven (Fab-fragmenten), om deze bijwerkingen te beperken, wordt hiermee ook de werkingsduur van de behandeling verkort, waardoor herhaalde doses nodig zijn. Bovendien wordt de werkzaamheid van traditionele antivenijnen vaak verminderd door de aanwezigheid van niet-specifieke vreemde eiwitten en het lage percentage antilichamen die specifiek gericht zijn tegen de gifstoffen. Bij polyklonale antivenijnen wordt dit percentage geschat op 9% tot 15%.

De onderzoekers vroegen zich af of een cocktail van verschillende breedspectrummiddelen muizen bescherming kon bieden tegen verschillende soorten slangengif, maar ook tegen gif van verschillende soorten. Het team uit Californië ontwikkelde vervolgens een antigif dat effectief is tegen een groot aantal slangensoorten.

Hun aanpak begon bij de familie Elapidae, een groep giftige slangen die bekendstaan ​​om hun neurotoxinen, die het zenuwstelsel verstoren (zoals cobra's, mamba's, kraits en koraalslangen). Geleidelijk aan verrijkten ze hun formule om de effectiviteit ervan uit te breiden naar andere soorten. Bijna de helft van alle giftige slangensoorten behoort tot de familie Elapidae, met meer dan 50 geslachten en 300 soorten.

Meer dan 80% van de massa van hun gif bestaat uit gifstoffen genaamd 3FTX ( Three-Finger Toxins ) en fosfolipase A2 (PLA2). 3FTX ontlenen hun naam aan hun ruimtelijke structuur, die lijkt op een hand met drie langwerpige vingers. Deze gifstoffen richten zich hoofdzakelijk op het zenuwstelsel. Ze werken door de nicotine-acetylcholinereceptoren (nAChR's) te blokkeren. Deze receptoren zijn essentieel voor de signaaloverdracht tussen zenuwen en spieren. LNX (lange neurotoxinen) en SNX (korte neurotoxinen), die deel uitmaken van de 3FTX-familie, behoren tot de dodelijkste toxinen in slangengif. Tot op heden zijn er nog geen kleine remmers gevonden die geschikt zijn voor gebruik als medicijn en deze toxines kunnen neutraliseren.

LNX en SNX verlammen neuronen niet alleen bij zoogdieren, maar ook bij vogels, reptielen, amfibieën en vissen. Om zo effectief te zijn bij zoveel soorten, moeten deze gifstoffen, ongeacht de slangensoort, zich binden aan een specifieke regio van de nicotine-acetylcholinereceptoren. Dit bracht onderzoekers ertoe om antilichamen te ontwikkelen die deze toxines konden neutraliseren, ongeacht de slangensoort.

Maar laten we teruggaan naar Timothy Friede, de man die zich 18 jaar lang vrijwillig inentte met het gif van talloze slangen, waaronder mamba's, cobra's, ratelslangen, watercobra's, taipans, oostelijke koraalslangen, gewone en gestreepte kraits, tijgerslangen en oostelijke bruine slangen.

De onderzoekers veronderstelden dat de herhaaldelijke blootstelling aan verschillende soorten gif de man ertoe aanzette om breedspectrumantilichamen te produceren die patronen (epitopen) konden herkennen die voorkomen in de gifstoffen van verschillende slangensoorten. Ze gingen aan de slag om deze antilichamen uit het bloed van Timothy Friede te isoleren. Voor het uitvoeren van de studie waren veertig milliliter van zijn plasma voldoende, wat neerkomt op ongeveer 16 miljoen B-lymfocyten, immuuncellen die antilichamen kunnen produceren.

Uit eerste resultaten bleek dat het plasma van deze hyperimmuun donor zeer hoge concentraties antilichamen bevatte tegen verschillende lange neurotoxinen (LNX) die door de zwarte mamba worden geproduceerd.

Wetenschappers zijn erin geslaagd om krachtige, breedspectrum antilichamen te isoleren uit het bloed van deze hyperimmuun donor. Om dit te doen, gebruikten ze een geavanceerde laboratoriumtechniek om een ​​'bibliotheek' te bouwen van antilichamen die door het immuunsysteem van het dier worden geproduceerd. Deze verzameling antilichamen werd vervolgens getest op de toxines van vier bijzonder giftige slangen: de zwarte mamba, de Kaapse cobra, de kusttaipan en de gewone krait.

Van de geïdentificeerde antilichamen waren er 64 in staat toxines van verschillende soorten te herkennen. Opmerkelijk genoeg kwamen 95% van deze antilichamen van één dominante afstammingslijn. De onderzoekers konden het antilichaam LNX-D09 isoleren, dat het gif van zes soorten kan neutraliseren. Dit suggereert dat de toxiciteit van dit gif voornamelijk te wijten is aan LNX.

LNX-D09 alleen bood volledige bescherming tegen dodelijke injecties met gif van vier soorten cobra's (waaronder de koningscobra) en de zwarte mamba, zelfs met een vertraging van 10 minuten tussen de intramusculaire injectie van het gif bij muizen en de intraveneuze toediening van het antilichaam.

Om te begrijpen hoe het LNX-D09-antilichaam de toxines van veel slangen kan herkennen, bestudeerden de onderzoekers de atomaire structuur ervan met behulp van kristallografie. Ze konden daardoor visualiseren hoe dit antilichaam zich bindt aan de LNX-toxines van vier van de gevaarlijkste slangen (zwarte mamba, Kaapse cobra, kusttaipan, gewone krait).

Ze ontdekten dat het gebied waar het LNX-D09-antilichaam zich aan het neurotoxine bindt, overeenkomt met het gebied dat het toxine gebruikt om zich aan de nicotine-acetylcholinereceptor te binden. Met andere woorden: het antilichaam blokkeert het toxine op dezelfde plaats waar het zich normaal gesproken hecht en zo het zenuwstelsel verstoort, waardoor de werking ervan wordt verhinderd. Deze interactie verklaart waarom het LNX-D09-antilichaam effectief een groot aantal vergelijkbare toxines van verschillende slangensoorten kan neutraliseren.

Fosfolipase A2 (PLA2) is het op één na meest voorkomende toxine in het gif van veel slangen uit de familie Elapidae. Alleen de 3FTX-neurotoxinen komen vaker voor. Om te begrijpen hoe dit toxine bijdraagt ​​aan de gevaarlijkheid van het gif, voerden onderzoekers experimenten uit op muizen met het medicijn varespladib. Oorspronkelijk werd het ontwikkeld als ontstekingsremmer, het blokkeert specifiek de werking van PLA2. De onderzoekers testten varespladib alleen en combineerden het vervolgens met het antilichaam LNX-D09 op drie bijzonder giftige slangen: de tijgerslang, de kusttaipan en de woestijntaipan.

De resultaten die werden verkregen met het gif van de tijgerslang, lieten zien dat er volledige bescherming was wanneer de twee behandelingen samen werden gebruikt, waarbij varespladib elke 8 uur werd vernieuwd, omdat het effect snel uitwerkt. Vergelijkbare resultaten werden waargenomen met taipangif: ongeacht of varespladib alleen of in combinatie met het antilichaam werd gebruikt, waren de muizen volledig beschermd tegen de dood. Door de toevoeging van varespladib, een PLA2-remmer, werd de bescherming uitgebreid naar drie andere soorten waarvan de giftoxiciteit voornamelijk te wijten is aan fosfolipase A2.

Hoewel de remming van LNX en PLA2 bescherming bood tegen het gif van negen WHO categorie 1 of 2 langharige slangensoorten, bleven gif van de Indische kroonslang, de oostelijke bruine slang, de Javaanse spugende cobra (Naja sputatrix) en de westelijke groene mamba (Dendroaspis viridis) dodelijk, zelfs na toediening van deze cocktail van twee componenten.

De onderzoekers vermoedden vervolgens dat een andere categorie toxines, namelijk korte neurotoxines (SNX), over het algemeen de derde meest voorkomende familie van toxines in dit soort gif, verantwoordelijk was voor deze aanhoudende sterfte. Daarom startten ze onderzoek om een ​​antilichaam te isoleren dat deze toxines effectief kon neutraliseren.

Met behulp van dezelfde methode die gebruikt werd om het LNX-toxine-neutraliserende antilichaam te isoleren, identificeerden de onderzoekers een tweede antilichaam in het bloed van Timothy Friede, genaamd SNX-B03, dat effectief kon binden aan de SNX-toxinen van de zwarte mamba, de Kaapse cobra, de tijgerslang en Tropidechis carinatus .

Uit kristallografie bleek dat SNX- en LNX-toxinen weliswaar op dezelfde nicotine-acetylcholinereceptor (nAChR) inwerken, maar dat ze zich aan verschillende delen van deze receptor binden. Deze gebieden zijn echter voldoende goed geconserveerd tussen verschillende soorten, wat suggereert dat een antilichaam ze bij een groot aantal slangen zou kunnen herkennen.

Experimenten lieten zien dat door het toevoegen van SNX-B03 aan de vorige cocktail de effectiviteit tegen het gif van angstaanjagende slangen aanzienlijk werd vergroot. Deze cocktail, die is samengesteld uit drie elementen die gericht zijn op drie belangrijke families van toxines (LNX, SNX en PLA2), blijkt bij muizen een hoge mate van bescherming te bieden tegen een groot aantal giftige soorten.

De onderzoekers wilden weten of het toevoegen van het SNX-B03-antilichaam aan een mengsel dat al bestond uit LNX-D09 en varespladib, meer bescherming zou bieden tegen bepaalde gifstoffen die nog steeds resistent zijn tegen de combinatie van deze twee moleculen. Een cocktail van deze drie componenten (antilichamen LNX-D09, SNX-B03 en varespladib) beschermde muizen volledig tegen het extreem giftige gif van de gewone haring. Deze middelen boden, afzonderlijk of in combinatie, slechts gedeeltelijke bescherming, maar samen werkten ze synergetisch en neutraliseerden ze het gif effectief.

Het SNX-B03-antilichaam, dat een effectieve bescherming tegen dodelijke SNX-toxines heeft aangetoond en de bescherming heeft verbeterd waar andere combinaties beperkt bleven, werd geïntegreerd als derde onderdeel van de therapeutische antigifcocktail. Met deze drievoudige combinatie bereikten de onderzoekers volledige bescherming tegen het gif van de gestreepte haai, de oostelijke koraalslang en de mulgaslang. Ook werd een aanzienlijke verbetering in de overlevingskansen van verschillende andere soorten bereikt: de Javaanse spugende cobra (7,6 keer), de Arabische cobra (4,1 keer), de Russische cobra (3,7 keer) en de Acanthophis antarcticus (de doodsadder) (10,5 keer).

Voor gif dat altijd dodelijk is, werd, naast LNX- en PLA2-remmers, een anti-SNX-antilichaam toegevoegd. Hierdoor werd de bescherming uitgebreid naar alle 19 slangensoorten en was er volledige bescherming tegen de meeste soorten gif. De onderzoekers ontwikkelden zo een minimale cocktail die een brede bescherming biedt tegen de gehele familie Elapidae.

Deze cocktail van drie middelen (LNX-D09, SNX-B03, varespladib) bood volledige in-vivo bescherming tegen tien WHO categorie 1-slangen, evenals volledige dekking voor drie categorie 2-soorten. Het bood ook gedeeltelijke bescherming tegen vijf slangen van categorie 1 en één slang van categorie 2.

Deze drievoudige associatie bestrijkt een groot geografisch gebied: Noord-Amerika, Afrika (Noord-, Sub-Sahara- en Zuid-Afrika), Azië (van West- tot Zuidoost-Azië via het Indiase subcontinent), Australië en Oceanië. Het resultaat: 100% bescherming voor 13 slangensoorten, en bij de overige zes overleefden enkele muizen. Deze cocktail zorgde er uiteindelijk voor dat de overlevingskans met een factor 3,7 tot 10,5 toenam, afhankelijk van de soort.

"We tonen aan dat het combineren van een minimale cocktail van twee breedspectrumantilichamen en een kleine moleculaire remmer succesvol is als proof of concept voor een universeel antigif", vatten de auteurs samen.

Een dergelijke vooruitgang zou een grote stap voorwaarts betekenen in de bestrijding van vergiftigingen. Volgens hen "zou dit type tegengif de noodzaak om de soort te identificeren voordat een behandeling wordt toegediend, overbodig maken. Daarmee zou het geschikt zijn voor veel van de 650 geregistreerde giftige slangensoorten en voor delen van de wereld waar momenteel geen geschikt tegengif beschikbaar is."

Hun onderzoek gaat verder dan eerder werk waarin breedspectrumantilichamen en eiwitten werden geïdentificeerd die LNX-toxines kunnen neutraliseren. Uit dit onderzoek kwamen al de beperkingen van een aanpak gebaseerd op één component naar voren. In de meeste gevallen blijkt dit echter niet voldoende om een ​​echt effectief tegengif te ontwikkelen, omdat gif doorgaans uit meerdere toxines bestaat.

Dit nieuwe werk maakt de weg vrij voor de ontwikkeling van een universeel antigif, gebaseerd op het gebruik van menselijke antilichamen in plaats van die van dieren. Houd er rekening mee dat een antigifserum traditioneel wordt gemaakt door kleine doses slangengif in dieren, zoals paarden, te injecteren. Hun immuunsysteem reageert door antilichamen te produceren. Deze worden vervolgens verzameld en gebruikt als behandeling. Dit productieproces is sinds de 19e eeuw niet veranderd.

Tot slot is het belangrijk om op te merken dat de in-vivo-evaluatie van deze antigifcocktail werd uitgevoerd op muizen. Er is verder onderzoek nodig, met hogere gifdoses en grotere diermodellen, om te bepalen of ook andere belangrijke gifstoffen moeten worden aangepakt. De effectiviteit van dit superantigif zal binnenkort in Australië worden geëvalueerd bij honden die naar dierenklinieken worden gebracht vanwege slangenbeten.

Tot slot wijzen de auteurs erop dat Elapidae slechts ongeveer de helft van alle giftige slangensoorten vormen. Voor de Viperidae, waaronder adders en ratelslangen, zijn aanvullende breedspectrum neutraliserende middelen nodig. De iteratieve methode die door dit team is ontwikkeld, kan worden aangepast om deze uitdagingen aan te pakken.

Voor meer informatie: