Aus der EU-Forschung ergeben sich wirksamere Behandlungsmöglichkeiten für Schlangenbisse, von denen jedes Jahr weltweit Millionen Menschen betroffen sind.
Im November 2023 gab die Polizei in der südniederländischen Stadt Tilburg eine Warnung vor einer „extrem giftigen“ Schlange heraus, die zwei Meter lang war und aus ihrem Gehege entkommen war.
Die grüne Mamba wurde schließlich hinter einer Gipswand im Haus des Eigentümers gefunden, was die Besorgnis der Öffentlichkeit linderte und das Ende einer landesweiten Nachrichtenmeldung bewirkte.
Millionen Bisse
Durch den Vorfall waren Stadtbewohner in Europa selten einer Bedrohung ausgesetzt, der viele Millionen Menschen anderswo regelmäßig ausgesetzt sind.
Jedes Jahr 5,4 Millionen Menschen weltweit– oft in den ärmsten Gemeinden der Welt – werden von Giftschlangen gebissen, wobei in Ländern wie Bangladesch, Burkina Faso, Indien und Nigeria schätzungsweise viele Fälle auftreten.
Weltweit verursachen diese Bisse etwa 81.000 bis 138.000 Todesfälle 400.000 dauerhafte Verletzungen einschließlich Amputationen aufgrund schwerer Gewebeschäden. Die Vergiftung durch Schlangenbisse wird von der Weltgesundheitsorganisation als vernachlässigte Tropenkrankheit eingestuft und ist tödlicher als alle anderen von der WHO anerkannten vernachlässigten Tropenkrankheiten.
Professor Nicholas Casewell versucht, diese Zahlen im Rahmen eines EU-finanzierten Forschungsprojekts zu reduzieren, um die Behandlung von Schlangenbissen zu verbessern, die sich in den letzten 100 Jahren kaum verändert hat.
„Wenn man schnell genug das richtige Gegengift erhält, können sie wirksam sein – es sind lebensrettende Behandlungen“, sagte Casewell, Experte für Schlangenbisse an der Liverpool School of Tropical Medicine im Vereinigten Königreich. „Aber mit ihnen sind so viele Mängel verbunden.“
Gegengifte werden derzeit hergestellt, indem man Pferden oder Schafen geringe Giftdosen injiziert, damit die Tiere Antikörper dagegen entwickeln. Den Wirtstieren wird dann Blutserum entnommen, das diese Antikörper enthält, um es als Gegengift zu verwenden – ein Verfahren, das erstmals in den 1890er Jahren von einem französischen Arzt namens Albert Calmette demonstriert wurde.
Gegengifte sind teuer, erweisen sich oft als unwirksam und müssen gekühlt aufbewahrt werden. Sie können auch schwerwiegende Nebenwirkungen wie Hautausschläge, Gelenkschmerzen, Fieber und Lymphknotenschwellungen hervorrufen.
Darüber hinaus haben große Pharmaunternehmen die Produktion von Gegengiften eingestellt, weil diese als finanziell nicht rentabel gelten. Das erhöht den Bedarf an neuen Behandlungen.
Neues Nanopartikel
Das Projekt, an dem Casewell beteiligt ist, bringt Forschungsinstitute und Universitäten aus Belgien, Frankreich, Portugal und dem Vereinigten Königreich zusammen. Angerufen ADDovenomDie Laufzeit beträgt viereinhalb Jahre bis März 2025.
Die Forscher haben sich einem neuen synthetischen Nanopartikel zugewandt, um wirksamere Behandlungen gegen Schlangenbisse zu entwickeln. Es ähnelt einem Virus und wird als ADDomer bezeichnet.
ADDomere sind selbstorganisierend, da sie aus vielen Kopien desselben Proteins bestehen. Diese Proteine können so modifiziert werden, dass sie bestimmte Ziele greifen und neutralisieren können.
Im Fall von ADDovenom sind diese Ziele die Giftstoffe im Schlangengift.
Vipern und Mambas
Das Projekt konzentriert sich auf die Sägeschuppenotter und Mambas Afrikas. Sie stellen eine erhebliche medizinische Belastung für Schlangen in der Subsahara-Region dar.
Sägeschuppenottern signalisieren, wenn sie sich bedroht fühlen und beißen könnten, indem sie sich zu einer Brezel zusammenrollen und ihre Schuppen aneinander reiben – eine Aktion, die ein zischendes Geräusch erzeugt.
Mambas, die eng mit Kobras verwandt sind, versuchen Angreifer abzuschrecken, indem sie sich aufbäumen und zischen.
Das Gift dieser beiden Schlangenarten hat sehr unterschiedliche Wirkungen. Bei Sägeschuppenottern verursacht es innere Blutungen, während es bei Mambas Lähmungen auslöst.
Unter ADDovenom haben Proteomik-Experten der Universität Lüttich in Belgien das Gift dieser Schlangen analysiert, die im Herpetarium der Liverpool School of Tropical Medicine gesammelt wurden, das die größte Sammlung giftiger Schlangen im Vereinigten Königreich beherbergt und zu den vielfältigsten gehört in Europa.
Gifte sind eine Mischung aus verschiedenen Komponenten. Ziel des Projekts ist es, die gefährlichsten Giftstoffe in Sägeschuppenottern und Mambas zu identifizieren und zu neutralisieren.
„Wir kennen jetzt die Zusammensetzung dieser Gifte und können die am häufigsten vorkommenden und krankheitserregendsten Giftstoffe extrahieren“, sagte Professorin Christiane Berger-Schaffitzel, Biochemikerin an der britischen Universität Bristol, die das Projekt leitet. „Das sind unsere Ziele.“
Effektiver, erschwinglicher
Aktuelle Gegengifte wirken alles andere als zielgerichtet.
Höchstens nur etwa ein Drittel der Gegengift-Antikörper richten sich gegen Schlangengift. Der Rest sind Antikörper, die die Tiere, aus denen das Gegengift hergestellt wurde, in ihrem Körper zirkulierten, um andere Krankheitserreger abzuwehren.
Zusammen mit der Tatsache, dass die Antikörper tierischen Ursprungs sind, ist dies der Grund, warum Gegengifte Menschen krank machen können. Patienten entwickeln eine sogenannte Serumkrankheit, bei der es sich um eine allergische Reaktion auf diese zusätzlichen und unnötigen Bestandteile im Tierserum handelt.
„Hier versuchen wir, die Dinge viel rationaler und fundierter anzugehen“, sagte Casewell.
Die Forscher hoffen, dass ihre geplanten Behandlungen nicht nur wirksamer, sondern auch sicherer sind.
Und da ADDomere bei hohen Temperaturen stabil bleiben, müssten die Behandlungen nicht gekühlt werden, wodurch sie für abgelegene ländliche Gemeinden in den Tropen leichter zugänglich wären.
Während das Projekt in weniger als einem Jahr abgeschlossen sein wird, wird die Forschung noch nicht abgeschlossen sein.
Neben der Weiterentwicklung von ADDomer-Nanopartikeln für verschiedene Toxine werden die Wissenschaftler untersuchen, wie diese Produkte in großem Maßstab hergestellt werden könnten, um sie erschwinglich zu halten.
„Die Kosten sind wirklich wichtig, weil wir über Entwicklungsländer und ländliche Gebiete sprechen“, sagte Berger-Schaffitzel. „Die Menschen haben definitiv Probleme, sich eine Behandlung leisten zu können.“
Wann ADDomer-basierte Behandlungen verfügbar sein werden, hängt unter anderem davon ab, welchen Schutz sie Mäusen vor den Toxinen und dem Viperngift verleihen. Für eine lebensrettende Behandlung ist das Ziel eine breite Reaktivität gegenüber den Giften verschiedener Vipern.
Im Labor hergestellte Antikörper
ADDomere sind nicht die einzige Hoffnung, neue Wege zur Bekämpfung von Schlangenbissen zu entwickeln.
Andere von der EU finanzierte Forscher versuchen dies mit menschlichen monoklonalen Antikörpern. Dabei handelt es sich um im Labor hergestellte Klone der unzähligen Antikörper des menschlichen Körpers.
„Wir haben Antikörper in unserem Blut, aber es ist eine Mischung aus Millionen verschiedener Antikörper“, sagte Andreas Hougaard Laustsen-Kiel, Professor für Antikörpertechnologien an der Technischen Universität Dänemark. „Ein monoklonaler Antikörper ist nur einer dieser vielen, vielen Antikörper.“
Konstruierte monoklonale Antikörper werden bereits in mehreren Bereichen der Medizin eingesetzt, hauptsächlich als gezielte Krebstherapie und zur Behandlung von Autoimmunerkrankungen, einschließlich rheumatoider Arthritis.
Laustsen-Kiel und Kollegen entwickeln Antikörper, die mehrere verwandte Toxine in Schlangengiften neutralisieren.
„Es ist relativ einfach, einen monoklonalen Antikörper zu finden, der nur ein Ziel bindet“, sagte er. „Schwieriger ist es, einen monoklonalen Antikörper zu finden, der mehrere verschiedene Ziele bindet.“
Ihr Projekt, MABSTERsoll nach fünf Jahren im Dezember 2024 abgeschlossen werden.
Wie bei ADDovenom haben sich die Forscher auf Schlangengifte konzentriert, die eine erhebliche medizinische Belastung darstellen.
MABSTER hat eine Mischung von Antikörpern entwickelt und an Mäusen getestet, die das Gift der Korallenschlange neutralisieren können, einer Familie farbenfroher, hochgiftiger Schlangen, die auf dem amerikanischen Kontinent leben.
Laut Laustsen-Kiel steht das Team auch kurz vor der Fertigstellung einer Mischung zur Behandlung von Bissen afrikanischer Kobras und Mambas.
Weniger Nebenwirkungen
Zusätzlich zur Entwicklung der Antikörper, die auf bestimmte Toxine abzielen, versucht das Team sicherzustellen, dass die Antikörper länger im Körper überleben, um erneut neue Toxine zu bekämpfen.
Normalerweise neutralisiert ein Antikörper, nachdem er an sein Ziel, ein sogenanntes Antigen – in diesem Fall ein Gifttoxin – gebunden hat, das Antigen und signalisiert ihm die Zerstörung. Dabei bleibt der Antikörper vom Antigen besetzt, bis beide zerstört werden.
Indem die monoklonalen Antikörper so konstruiert werden, dass sie empfindlich auf ihre Mikroumgebung reagieren, ist es laut Laustsen-Kiel möglich, sie so zu programmieren, dass sie das Antigen während des zellulären Recyclings des Antikörper-Antigen-Komplexes freisetzen.
Dadurch bleibt der Antikörper intakt und kann weitere Giftstoffe binden.
Das Recycling von Antikörpern auf diese Weise könnte die Verwendung niedrigerer Behandlungsdosen ermöglichen, was die Wirksamkeit erhöht und möglicherweise Nebenwirkungen verringert.
Laustsen-Kiel schloss sich Berger-Schaffitzel an und betonte die Bedeutung der Erschwinglichkeit solcher Behandlungen.
„Die nächste große Forschungsfrage ist, wie man diese Dinge kostengünstig herstellen kann“, sagte er.