Modgift fundet ved hjælp fra CRISPR. Men meget vanskelig at studere på mennesker i praksis.
Grøn Fluesvamp ( Amanita phalloides ), som i århundreder har været frygtet, kan ifølge forsøg med mus muligvis behandles med en modgift mod den dødelige svamps amatoxin-giftstof.
Grøn Fluesvamp er typisk 15 centimeter høj og kan ske "spiselig ud", med beskedne solbrune eller gulgrønne farver på hatten, og den smager ret godt ifølge folk, der ved et uheld har spist dem og overlevet længe nok til at fortælle om dens smag. Men med start først flere timer efter måltidet kan giftstoffet give opkastninger, krampeanfald, alvorlige leverskader og død. Den romerske kejser Claudius menes at være død af at indtage denne svamp i 54 e.Kr., og det samme er den hellige romerske kejser Karl VI i 1740. I dag dør hundredvis af mennesker i verden af at spise giftige svampe hvert år, og Grøn Fluesvamp er ansvarlig for 90 % af disse dødsfald.
Forskere har for nylig identificeret en potentiel modgift, nemlig et stof som sætter sig på den biokemiske vej hos mennesker, som er nødvendig for, at svampens toksin – kaldet α-amanitin – kan trænge ind i cellerne. Modgiften er et kemikalie ved navn indocyaningrøn, og det afbryder giftstoffets vej ind i cellerne. Forskerne rapporterede disse resultater i Nature Communications den 16. maj 2023 1 .
"Det er fantastisk," siger Helge Bode, en naturproduktkemiker ved Max Planck Institute for Terrestrial Microbiology i Marburg, Tyskland. "α-Amanitin er virkelig en af de farligste stoffer, vi har i naturen."
En 'meget moderne' tilgang
På trods af Grøn Fluesvamp's lange historie med at forgifte mennesker, har læger ikke meget at tilbyde folk, der ved et uheld indtager Grøn Fluesvamp, ud over støttende behandling (samt behandling med aktivt kul og blokering af leverceller med silymarin fra Marietidslen). Området virkede modent til forskning, så Qiaoping Wang og Guohui Wan, begge lægemiddeludviklingsforskere ved Sun Yat-sen University i Guangzhou, Kina, besluttede at dykke ned i sagen.
De kinesiske forskere brugte en metode, som Wang og andre udviklede for et par år siden 2 for at finde en modgift mod vandmænds gift. De brugte først CRISPR-Cas9 genredigeringsteknologi til at skabe en pulje af menneskelige celler, hver med en mutation i et gen. De testede derefter, hvilke af disse mutationer, der hjalp cellerne til at overleve eksponering for α-amanitin.
Denne 'CRISPR-Cas9 screening' afslørede, at celler, der mangler en fungerende version af et enzym kaldet STT3B, er i stand til at overleve α-amanitin. STT3B har betydning for en biokemisk vej, der tilføjer sukkermolekyler til proteiner. Afbrydelse af denne vej blokerer altså på en eller anden måde α-amanitin i at trænge ind i cellerne, hvilket forhindrer toksinet i at skabe kaos. Ingen havde nogen idé om, at STT3B spillede en rolle i α-amanitin-toksicitet, og "vi er fuldstændig overraskede over vores resultater", siger Wang. Forskerne har til hensigt at fortsætte med at undersøge, hvordan den vej, der involverer STT3B, normalt lader α-amanitin komme ind i celler.
Forskerne gik derfor i gang med at gennemgå omkring 3.200 kemiske forbindelser i håb om at finde et stof, der ville blokere virkningen af STT3B. Et af disse kemiske stoffer havde denne virkning, nemlig stoffet indocyaningrøn – et farvestof, der blev udviklet af fotofirmaet Kodak i 1950'erne, og som siden er blevet brugt til medicinsk billeddannelse, for eksempel til at visualisere blodkar i øjet og blodgennemstrømning i leveren. Kun omkring 50 % af musene, der blev behandlet med indocyaningrøn, døde af α-amanitin-forgiftning, sammenlignet med 90 % af dem, der ikke blev behandlet.
Forskerne er også begejstrede for at havde opdaget denne metode til at finde modgifte. Det er en "meget moderne" forskningsmetode, siger toksikolog Jiří Patočka ved University of Southern Bohemia i České Budějovice i Tjekkiet. Lignende eksperimenter burde kunne identificere modgift mod bakterielle toksiner, der forårsager sepsis, som i øjeblikket er svær at behandle.
Flytter til klinikken
Den amerikanske fødevare- og lægemiddeladministration og det europæiske lægemiddelagentur har allerede godkendt indocyaningrøn til brug i billeddannelse. Kemikaliet er kendt for at være sikkert ved visse doser, så de kinesiske forskere Wang og Wan håber, at de snart kan begynde at teste det på mennesker, selvom det kan være en udfordring at finde finansiering hertil, og man vil kun kunne teste på mennesker, der ved et uheld har indtaget Grøn Fluesvamp (eller Snehvid Fluesvamp, som indeholder samme giftstof). Timingen vil være afgørende ved disse undersøgelser, siger toksikolog Félix Carvalho fra universitetet i Porto i Portugal. Forskerne behandlede mus med indocyaningrøn fra fire timer efter, at dyrene blev udsat for α-amanitin, men de fleste mennesker, der spiser Grøn Fluesvamp, dukker ikke op på hospitalet i de første 24-48 timer, efter at det er blevet klart, at deres tilstand er alvorlig. "Det kan være for sent at behandle med modgiften på det tidspunkt," siger Carvalho .
Forskerne er ikke desto mindre begejstrede for det medicinske fremskridt, som denne metode bebuder. "Der burde foretages flere videnskabelige undersøgelser med denne teknik," siger Patočka.
doi: https://doi.org/10.1038/d41586-023-01630-9
Deadly mushroom poison might now have an antidote — with help from CRISPR
Ninety per cent of the fatalities caused each year by ingesting poisonous mushrooms are caused by death caps.Credit: Nick Upton/NaturePL
The death cap mushroom (Amanita phalloides), which has been the ‘killer of kings’ for centuries, could be losing its edge. Scientists have found a possible antidote for the deadly mushroom’s toxin.
Growing up to 15 centimetres high, with unassuming tan or yellow-green tops, death caps can taste quite nice, according to people who have accidentally eaten them and survived. But afterwards, the toxin can cause vomiting, seizures, severe liver damage and death. The Roman Emperor Claudius is thought to have died from consuming the mushrooms in AD 54, and so is the Holy Roman Emperor Charles VI, in 1740. Today, hundreds of people die from eating poisonous mushrooms each year, and death caps are responsible for 90% of those fatalities.
Despite their deadly reputation, death caps have kept scientists guessing as to how they kill. But when researchers recently identified a potential antidote, they also zeroed in on the biochemical pathway in humans that’s necessary for the mushrooms’ toxin — called α-amanitin — to enter cells. The antidote, a chemical named indocyanine green, interrupts that pathway. The team reported these findings in Nature Communications on 16 May1.
“That’s fantastic,” says Helge Bode, a natural-product chemist at the Max Planck Institute for Terrestrial Microbiology in Marburg, Germany. “α-Amanitin really is one of the most dangerous compounds that we have in nature.”
A ‘very modern’ approach
Despite death caps’ long history of poisoning people, physicians have little to offer people who accidentally ingest them, besides supportive care. The area seemed ripe for research, so Qiaoping Wang and Guohui Wan, both drug-development researchers at Sun Yat-sen University in Guangzhou, China, decided to dive in.
The scientists used a method that Wang and others developed a few years ago2 to find an antidote for jellyfish venom. They first used CRISPR–Cas9 gene-editing technology to create a pool of human cells, each with a mutation in a different gene. They then tested which mutations helped the cells to survive exposure to α-amanitin.
This ‘CRISPR–Cas9 screen’ revealed that cells lacking a functional version of an enzyme called STT3B are able to survive α-amanitin. STT3B is part of a biochemical pathway that adds sugar molecules to proteins. Interrupting this pathway somehow blocks α-amanitin from entering cells, preventing the toxin from fully wreaking havoc. Nobody had any idea that STT3B played a part in α-amanitin toxicity, and “we are totally surprised by our findings”, Wang says. The researchers intend to continue investigating how the pathway involving STT3B normally lets α-amanitin inside cells.
The second step in the researchers’ strategy had them sifting through about 3,200 chemical compounds, looking for one that would block the action of STT3B. Among those compounds, they uncovered indocyanine green, a dye developed by the photography company Kodak in the 1950s that has since been used in medical imaging, for example, to visualize blood vessels in the eye and blood flow in the liver. Only about 50% of mice treated with indocyanine green died from α-amanitin poisoning, compared with 90% of those that were not treated.
Researchers are excited about this method for finding antidotes, which is “very modern”, says toxicologist Jiří Patočka at the University of Southern Bohemia in České Budějovice, in the Czech Republic. Bode thinks similar experiments could identify antidotes for bacterial toxins that cause sepsis, which is currently difficult to treat.
Moving to the clinic
The US Food and Drug Administration and the European Medicines Agency have already approved indocyanine green for use in imaging. The chemical is known to be safe at certain doses, so Wang and Wan hope that they can soon begin testing it in people, although finding funding might be challenging, and tests will need to rely on people who accidentally ingest death caps. Timing will be key in these studies, said toxicologist Félix Carvalho from the University of Porto in Portugal. The researchers treated mice with indocyanine green starting four hours after the animals were exposed to α-amanitin, but most people who eat death caps don’t show up at hospital for 24–48 hours, after it’s clear that their condition is serious. “It may be too late by then,” Carvalho says.
Researchers are nonetheless excited about the medical advances that this method could bring. “There should be more scientific studies like this,” Patočka says.
doi: https://doi.org/10.1038/d41586-023-01630-9
References
-
Wang, B. et al. Nature Commun. https://doi.org/10.1038/s41467-023-37714-3 (2023).
-
Lau, M-T. et al. Nature Commun. 10, 1655 (2019).
Recent Comments