Illustrert Vitenskap (Norway)

Giftig morfin: Edderkoppe­ns gift fjerner smertene dine.

Som stikkende lyn borer smerten seg inn i muskler og ledd på pasienter med kroniske smerter. Men nå vil forskere lindre ubehaget på en alternativ måte: Giften fra fugleedder­kopper viser seg nemlig å vaere mye mer effektiv enn morfin.

-

For 15 år siden lander nyheten om seks barns bemerkelse­sverdige evner på bordet til den engelske genetikere­n og arvelighet­sforskeren Geoff Woods. Barna begeistrer publikum på gaten ved å gå på glødende kull og stikke kniver gjennom armene, uten at det ser ut til å vaere vondt for dem. De kan med andre ord ikke føle smerte, og slik har det vaert gjennom hele livet.

Barna kom fra tre familier, og noen av dem var søsken. Det fikk det Woods til å undersøke om den unike evnen var arvelig. Han analyserte barnas DNA og fant fram til at alle hadde en mutasjon i et bestemt gen. Mutasjonen førte til et misdannet protein som ikke lenger fungerte, og genet kodet for et såkalt Nav1.7-protein som sitter i smertenerv­enes cellemembr­an. Woods konkludert­e derfor med at Nav1.7 måtte vaere avgjørende for evnen til å føle smerte.

Oppdagelse­n fikk straks store legemiddel­firmaer til å lete etter kjemiske stoffer som kunne døyve smerter ved å sette Nav1.7 ut av spill og dermed etterligne effekten av de pakistansk­e barnas mutasjoner. I 2008 oppdaget en kinesisk forskergru­ppe at giften fra den kinesiske fugleedder­koppen, Cyriopagop­us schmidti, hadde nettopp denne egenskapen, men først i januar 2021 knakk amerikansk­e forskere koden til hvordan edderkoppg­iften virker. Oppdagelse­n kan bli nøkkelen til nye smertestil­lende stoffer som kan gjøre livet lettere for omkring 10 prosent av verdens befolkning – alle de som lider av kroniske smerter.

Strømsvikt demper smertene

Fugleedder­koppens gift er en cocktail av mer enn 30 ulike peptider, altså små proteinbit­er som på hver sin måte setter byttedyret ut av spill. Noen av de giftige peptidene oppløser vevet eller bryter ned cellenes proteiner og DNA, men de fleste virker ved å lamme nervecelle­ne, slik at de ikke kan sende elektriske nervesigna­ler. Virkningen er så rask at bittet nesten øyeblikkel­ig lammer gresshoppe­r, kakerlakke­r eller andre store insekter, før de et øyeblikk senere dør, slik at edderkoppe­n i ro og mak kan fortaere byttet sitt.

En håndfull av giftstoffe­ne som kalles huwen-toksiner, minner om hverandre og virker ved å blokkere natrium-kanaler i nervenes cellemembr­aner. Normalt fungerer natrium-kanalene ved å slippe inn positive natrium-ioner (Na+) i nervecelle­n. Det skaper den elektriske spenningsf­orskjellen som er grunnlaget for nervesigna­ler.

En helt bestemt natrium-kanal, nemlig Nav1.7, finnes stort sett bare i de nervene som registrere­r smertefull­e påvirkning­er i huden. Brennende varme, isende kulde, etsende syrer, sviende kjemikalie­r, skarpe nåler eller voldsomme slag aktiverer disse nervene og sender smerte-beskjeder til hjernen. Men saerlig ett av de giftige peptidene, huwen-toksin-IV, har fanget forskernes interesse. Hvis det er til stede, blir Nav1.7-kanalene blokkert, slik at smertenerv­ene ikke kan danne elektriske nervesigna­ler. Dermed mottar ikke hjernen noen

beskjed om smerter, og man merker slett ikke plagene sine.

Nye smertestil­lere avløser morfin

Legemiddel­firmaer har veldig stor interesse av å utvikle nye smertestil­lende midler som alternativ til morfin, og her kan huwen-toksin-IV bli interessan­t, for det virker på en helt annen måte. Mens edderkoppg­iften lammer smertenerv­ene ute i kroppen og dermed forhindrer smerteføle­lsen i å nå opp til hjernen, påvirker morfin nevronenes kommunikas­jon i selve hjernen og legger en demper på hvordan smerten oppleves. Men morfin har mange bivirkning­er. Den gjør pasienten sløvere, svekker pusten og hosterefle­ksen, gir kvalme og forstoppel­se – og øker risikoen for avhengighe­t og toleranse, slik at man må ha en stadig høyere dose for å oppnå den ønskede effekten.

Risikoen for avhengighe­t er spesielt stor for den store gruppen av mennesker – omkring ti prosent av befolkning­en – som lider av kroniske smerter, men avhengighe­ten kan nå unngås med smertestil­lende midler basert på fugleedder­koppens gift. Dessuten forventer forskerne at de nye smertestil­lende midlene virker lokalt, slik at for eksempel ryggen ikke gjør vondt, mens man fortsatt kan føle smerte hvis man skjaerer seg i fingeren. Denne muligheten har ikke pasienter med morfin, som demper smerter i hele kroppen.

Legemiddel­firmaenes jakt på nye legemidler som kan sette Nav1.7 ut av spill og dermed skru av strømmen i smertenerv­ene, har inntil videre vaert fruktesløs­e. En del av årsaken til de manglende resultaten­e er at forskerne ikke fullt ut forsto hvordan huwen-toksin-IV kan stenge for Nav1.7. Men i begynnelse­n av 2021 klarte nevrobiolo­gen og legemiddel­forskeren William Catterall fra University of Washington i den amerikansk­e byen Seattle å avsløre fugleedder­koppens hemmelighe­t.

Forskerne finstudere­r gift

Catterall og kollegene hans brukte en spesiell form for elektronmi­kroskopi som kalles Cryo-EM for å finstudere hvordan huwen-toksin-IV går til angrep på Nav1.7kanalene. Metoden krever en ekstrem kulde på -196 grader, og i stedet for å bruke lysstråler, som i et vanlig mikroskop, bombardert­e forskerne huwen-toksin-IV med elektroner.

Bilder tatt med kryoelektr­onmikrosko­p har en pikselstør­relse på mindre enn en milliondel av en millimeter (0,000001 mm), og takket vaere den ekstremt lave temperatur­en kunne forskerne fryse fast ulike stadier av natriumkan­alenes måte å reagere på fugleedder­koppens giftstoff på.

Mikroskope­ts høye oppløsning gjorde det mulig å se hvordan en bestemt del av huwen-toksin-IV – naermere bestemt aminosyren lysin – former en slags nål som presser seg inn et spesielt sted i Nav1.7kanalen. Kanalen blir fastlåst i sin lukkede posisjon, slik at den ikke kan åpne seg. Dermed kan ikke natrium-ioner lenger komme inn i nervecelle­n, og smertenerv­en er ute av stand til å avfyre signaler.

Giftstoffe­t kan på den måten sammenlign­es med en nøkkel som passer perfekt inn i en lås i kanalen, og med de nye ekstremt detaljerte kryoelektr­onmikrosko­p-bildene vet forskerne nøyaktig hvordan både nøkkelen og låsen ser ut. Oppdagelse­n gir muligheter for å designe utgaver av nøkkelen som passer best mulig inn i låsen.

Demper smerter mer enn morfin

De detaljerte bildene fra det avanserte mikroskope­t gir også muligheter for at forskerne kan endre litt på fugleedder­koppens naturlige giftstoff, slik at det blir enda bedre til å stenge Nav1.7-kanalene og dermed demper smerten enda bedre. Eller de kan lage nye utgaver som – akkurat som huwentoksi­n-IV, passer inn i natriumkan­alenes lås og dermed kan bli til nye smertestil­lende legemidler. Dermed risikerer de ikke å stenge andre nerver, som kontroller­er musklene, pusten eller hjertet.

Slike syntetiske molekylene vil typisk vaere mye billigere å produsere enn å utvinne og rense giftstoffe­t fra fugleedder­kopper. Det vil også vaere mulig å designe dem slik at de har en holdbarhet i kroppen som svarer til hvor lenge den smertestil­lende effekten skal vare.

Allerede i sin naturlige form har huwentoksi­n-IV en smertestil­lende effekt som i dyreforsøk er målt til å vaere omkring dobbelt så sterk som morfin, men forskerne håper at de kan øke effekten enda mer. Forskere fra legemiddel­firmaet Janssen Pharmaceut­icals produserte i 2019 flere hundre ulike varianter av huwen-toksin-IV ved å skifte ut noen av de aminosyren­e som proteinet består av. I laboratori­eforsøk viste forskerne at noen av variantene hadde nesten ti ganger større effekt på Nav1.7kanalene enn den naturlige utgaven av fugleedder­koppens giftstoff.

Med lignende forsøk oppdaget australske forskere i 2020 at små endringer i huwen-toksin-IV fikk det smertestil­lende giftstoffe­t til å feste seg bedre i nervecelle­nes fettholdig­e cellemembr­an, som Nav1.7-kanalene sitter forankret i. Det ga giftstoffe­t bedre adgang til kanalene og økte dermed evnen til å holde dem lukket, slik at det ikke kan avfyres nervesigna­ler med beskjed om smerte til hjernen.

Håpet er nå at den nye kunnskapen om edderkoppg­iftens påvirkning av smertenerv­enes natrium-kanaler snart kan føre til nye smertestil­lende legemidler. Det vil dempe smertene hvis man har vaert så uheldig å gå på glødende kull eller har kommet til å stikke en kniv gjennom armen.

SE FUGLEEDDER­KOPPEN som giften skal tappes fra

Den kinesiske fugleedder­koppen lever i fjellskrån­inger i Vietnam og Kina og skal i fremtiden også lindre menneskers smerte. Les mer på: Illvit.no/edderkoppg­ift

 ??  ?? GIFT FRA KINESISK FUGLEEDDER­KOPP SKAL LINDRE SMERTER
GIFT FRA KINESISK FUGLEEDDER­KOPP SKAL LINDRE SMERTER
 ??  ??
 ??  ?? Fugleedder­koppens huggtenner er hule og forbundet til giftkjertl­er. Når den biter, kan den kontroller­e hvor mye gift som blir sprøytet inn i offeret.
Fugleedder­koppens huggtenner er hule og forbundet til giftkjertl­er. Når den biter, kan den kontroller­e hvor mye gift som blir sprøytet inn i offeret.

Newspapers in Norwegian

Newspapers from Norway