新しいツールが科学者の毒蛇の識別に役立つ

知られている約4,000種のヘビのうち、人間に危害を加える毒を持つのはわずか10%程度だが、どのヘビが致命的であるかを遺伝学で判断すれば、咬傷に対するよりよい治療法の開発が早まる可能性がある。VenomCapと呼ばれる新しいツールは、科学者が遺伝子レベルで毒に焦点を絞るのに役立つため、どのヘビが致命的な毒素を持っている可能性が高いかを知ることができる。この方法は、9月19日にMolecular Ecology Resources誌に掲載された研究で詳細に説明されている。

「私たちは、ヘビ科全体にどの毒生成遺伝子が存在するかを一挙に調べることができるツールを開発した」と、研究の共著者でシカゴのフィールド博物館の爬虫類学副学芸員サラ・ルアン氏は声明で述べた。

自分の毒を知る

すべての生物は DNA で構成されており、その中にはゲノム、つまり生物の体のすべての機能に関する指示が含まれています。ヘビのゲノムには、種によって異なりますが、およそ 18,000 ～ 23,000 個の遺伝子があります。これらの遺伝子の数千個が毒の生成に関与しており、ヘビの種によって、複数の組み合わせやバージョンの遺伝子を使用して毒素を生成します。

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「ヘビの毒に何が含まれているかを知ることは重要です。なぜなら、毒の種類によって作用が異なるからです。神経系に影響を及ぼす毒もあれば、循環器系に影響を及ぼす毒、細胞機能に影響を及ぼす毒もあります」とルアン氏は言う。「特定の種類の毒に何が含まれているかを知ることは、その種のヘビに噛まれた場合の治療に使う抗毒素の開発に役立ちます。」

さらに、ヘビ毒に含まれる化合物の一部は、人間が使用する医薬品の製造に使用されています。高血圧治療のための最初の ACE 阻害薬は、ブラジルのマムシ毒に含まれる化合物を使用して作成されました。

「死の力を制御された方法で利用することは可能です」とルアン氏は言う。

VenomCapの仕組み

毒を生成する遺伝子は数千種類知られており、各ヘビのゲノム全体では数万の遺伝子が含まれています。そのため、毒を生成する遺伝子を正確に特定することは困難です。このプロセスを支援するために、ルアン氏と本研究チームは、毒遺伝子の検出に役立つ VenomCapto を開発しました。

VenomCap は、特定の遺伝子群と相互作用するように設計されたエクソンと呼ばれる分子群を捕捉するプローブのセットです。VenomCap は、ヘビの毒生成に関与することが知られている数千の遺伝子のいずれにも結合できます。VenomCap は、ヘビのゲノム全体を配列決定し (これには多大な時間と費用がかかります)、2,000 を超える毒生成遺伝子の候補を検索する代わりに、科学者にとって、ヘビがこれらの遺伝子を持っているかどうか、またどの遺伝子を持っているかを調べるためのより迅速で簡単な方法となる可能性があります。

新しい研究では、研究チームは VenomCap が毒を生成する遺伝子に結合する能力をテストしました。研究チームは、コブラ科の 24 種類のヘビの組織サンプルを使用しました。約 400 種からなるこの科には、サンゴヘビ、コブラ、マンバが含まれており、噛まれると組織が破壊され、心臓が虚脱したり、失明したりする可能性があるため、医学的に重要だと考えられています。

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これまでのゲノム研究で、コブラ科には毒を生成する遺伝子が多数あることが分かっている。研究によると、VenomCap は平均 76 パーセントの精度でそれらの結果と一致した。研究チームは、VenomCap は毒腺から直接採取した組織だけでなく、ヘビの体のどこからでも以前に採取した組織に使用できると考えている。

また、VenomCap により、科学者はコブラ科のヘビとその生活様式、そしてヘビが出す毒の種類との関係を調べることも容易になる可能性がある。

「互いに見た目が異なり、生息環境も異なり、食べるものも異なる、近縁種のヘビに興味があるとしましょう」とルアン氏は言う。「VenomCap は科学者がこれらのヘビが出す毒を比較するのに役立つ可能性があり、毒がヘビの生活様式に合わせて進化するのか、それともヘビの生活様式がヘビが出す毒に合わせて進化するのかという、より広い視点からの疑問に答えるのに役立つ可能性があります。」

世界的な健康上の脅威

VenomCap のようなツールを使うことで、科学者は致命的なヘビの咬傷を治療するためのよりよい方法を開発できる可能性がある。世界保健機関によると、毎年およそ 540 万人がヘビに噛まれている。ヘビの咬傷により、毎年 180 万から 270 万件の毒物中毒が発生し、81,410 人から 137,880 人が死亡している。

「ヘビに噛まれることは世界的に無視されている病気だと考えられています」とルアン氏は言う。「米国では毒ヘビにそれほど頻繁に遭遇することはありませんし、万が一遭遇したとしても、非常に優れた医療を受けられます。ヘビに噛まれてすぐに病院に行けば、死ぬことはまずありません。」

しかし、世界の他の地域では、毒蛇はもっと一般的です。オーストラリアは、どの国よりも毒蛇の種類が最も多く知られており、インド、北アフリカのいくつかの国もそれに続いています。咬傷は、医療処置が受けられない遠隔地で発生する可能性があります。病院には、供給不足のため、適切な種類の抗毒素が手元にない場合があります。

「ヘビの毒を調べ、さまざまな種に存在する毒を特定するのに役立つあらゆる種類の研究は、効果的な治療法を開発するための基礎データを提供する上で極めて重要です」とルアン氏は述べた。