Nel corso dell’evoluzione la sfida tra preda e predatore ha generato alcune delle molecole più letali del Pianeta.
Gli scienziati stanno riconvertendo questi veleni per creare la prossima generazione di farmaci miracolosi.
Per la maggior parte di noi, le medicine si comprano in farmacia. Ci andiamo per fare scorta di pillole, pomate e sciroppi dall’aspetto apparentemente innocuo. Ma queste medicine potrebbero provenire da posti molto più esotici della farmacia all’angolo.
Il primo medicinale anti-HIV, per esempio, derivava da una spugna marina, mentre un farmaco per i disturbi cardiaci si ricava dalla digitale (genere erbaceo della famiglia delle Scrophulariciceae). Non ce niente di più esotico degli animali velenosi, ed è lì che gli scienziati stanno rivolgendo l’attenzione.
I veleni sono cocktail di decine e centinaia di tossine diverse, generalmente proteine e catene più piccole di aminoacidi simili alle proteine, chiamate peptidi, oltre a molecole organiche come gli ormoni, gli antibiotici e altri composti coinvolti nelle funzioni metaboliche degli esseri viventi.
Gli animali ricorrono al veleno per immobilizzare o uccidere la preda e per neutralizzare i predatori come autodifesa. Circa 150mila specie hanno sviluppato l’apparato per produrre e inoculare veleno alla preda. Alcuni di questi animali li conosciamo bene, se pensiamo al serpente con i suoi denti veleniferi o all’ape con il suo pungiglione.
Altri ci sono meno familiari, come l’ornitorinco maschio che ha speroni veleniferi sulle zampe posteriori, o alcune specie di toporagno la cui saliva è estremamente tossica, o ancora la bellissima e letale lumaca marina Cono [Conus], che arpiona e paralizza i piccoli pesci con la sua proboscide.
Le tossine di veleno sono tra le molecole più potenti e mirate della Terra. Dal punto di vista del genere umano, ciò le rende la base ideale per la scoperta di nuovi farmaci. Nel corso di centinaia di milioni di anni, le tossine dei veleni si sono affinate per mirare a specifiche funzioni corporee vitali delle loro prede.
Alcune attaccano il sistema nervoso, inibendo la comunicazione neuromuscolare e causando la paralisi. Altre impediscono la coagulazione del sangue, provocando gravi emorragie. Ma sono proprio queste proprietà letali a renderle così utili.
Le sostanze che interferiscono con il sistema nervoso potrebbero rivelarsi degli ottimi analgesici, mentre la proprietà emofluidificante è fondamentale nella cura dei disturbi cardiaci. Il veleno è una miscela complessa di tossine. Occorre isolare una singola specifica tossina per ottenere un agente terapeutico sicuro.
Ma l’idea di ricorrere ai veleni a scopo curativo non è nuova. Le antiche civiltà li aggiungevano alle medicine e il primo farmaco moderno derivato dal veleno è stato introdotto sul mercato nel Regno Unito, nel 1981.
Attualmente, sono circa 20 i farmaci derivati da veleno animale, destinati a curare le malattie più disparate, dal diabete ai disturbi cardiaci. Solo di recente gli scienziati sono entrati in possesso della tecnologia necessaria ad analizzare sistematicamente i veleni alla ricerca di quelli da destinare eventualmente alla produzione di farmaci.
Grazie ad una nuova tecnologia chiamata Designer Toxins, si possono fondere in un’unica molecola tossine naturali di animali velenosi diversi.
Questa tecnica viene usata per creare grandi banche dati di varianti tossiniche, come la World Toxin Bank, che possono essere confrontate con lo scopo terapeutico dei farmaci noti, al fine di trovare le tossine con le maggiori probabilità terapeutiche.
Immaginate di fondere insieme parti di tossine di serpente, scorpione e lumaca di mare e di ottenere varianti completamente naturali, ma che rivelano nuove proprietà biologiche. È un lusso poter raccogliere e affinare alcune delle migliori parti di molecole che l’evoluzione abbia mai creato.
Con circa 20 milioni di tossine di veleno ancora da esplorare in natura, in futuro i nostri armadietti del bagno potrebbero contenere sempre più farmaci derivati dai potenti veleni naturali… Ma da dove si possono ricavare? Scopriamolo insieme!
1. Api e vespe
TARGET: HIV, cancro al seno, cancro della pelle, artrite reumatoide
Di tutte le morsicature e le punture velenose, quelle che conosciamo meglio sono sicuramente quelle dell'ape.
Tuttavia, il suo veleno contiene composti che potrebbero essere usati per scopi diversi, dalla lotta al virus HIV, alla cura dell'artrite reumatoide.
Oltre metà del veleno dell'ape domestica è costituito da un peptide chiamato melittina: nonostante le dimensioni minime, è una tossina molto fastidiosa e da essa deriva la sensazione di bruciore che segue la puntura.
I test di laboratorio condotti dai ricercatori della statunitense Washington University School of Medicine hanno dimostrato che le nanoparticelle d'oro cariche di melittina possono colpire i fori nell'involucro protettivo che circonda il virus HIV senza danneggiare le cellule umane.
Anche se è presto per dirlo, in futuro queste nanoparticelle potrebbero essere contenute in un gel vaginale in grado di prevenire la trasmissione dell'HIV.
Una delle sfide maggiori che la cura del cancro deve affrontare è capire come il farmaco possa colpire le cellule tumorali e non quelle sane.
I ricercatori dell'Università di Leeds e della brasiliana São Paulo State University stanno studiando una tossina di veleno della vespa brasiliana Polybia paulista, che potrebbe servire a questo scopo, in quanto capace di attaccare la struttura delle molecole grasse disposte sulla superficie delle cellule tumorali, creando dei buchi enormi che fanno fuoriuscire molecole fondamentali per le funzioni cellulari.
Nelle cellule sane queste molecole grasse si trovano all'interno e ciò significa che le cellule non tumorali sono al sicuro dall'attacco della tossina di vespa. Però questa tossina è stata testata solo in laboratorio, è ancora presto per far ronzare liberamente le vespe in casa vostra!
Anche le proprietà perforanti della melittina potrebbero rivelarsi utili nella cura del cancro. Infatti, se somministrata mediante nanoparticelle, ha dimostrato di ridurre i tumori nei ratti con cancro alla pelle e alla mammella. Può anche inibire il meccanismo infiammatorio in cellule e animali affetti da artrite reumatoide.
2. Serpenti
TARGET: Pressione sanguigna, coagulazione, dolore cronico
Qual è il primo animale velenoso che vi viene in mente? Molto probabilmente il serpente.
Ed è anche l'animale più studiato dagli scienziati alla scoperta di nuovi farmaci. Molte medicine derivate dai serpenti curano le malattie cardiovascolari. Nelle piantagioni di banane, i braccianti morsicati dai serpenti spesso muoiono per gravi cali di pressione.
Ciò ha portato i ricercatori a studiare un peptide del veleno della vipera Bothrops jararaca sul quale si basa un farmaco per la cura dell'ipertensione, il captopril, che agisce bloccando le molecole che generalmente impediscono la vasodilatazione, consentendo ai vasi sanguigni di dilatarsi abbassando la pressione.
Questo è stato il primo farmaco basato su un veleno ed è ancora oggi uno dei più commercializzati.
Il serpente a sonagli nano degli Stati Uniti sudorientali ha un potente veleno con proprietà anticoagulanti ed effetto emorragico. Una delle sue tossine è stata elaborata in un farmaco chiamato eptifibatide, utilizzato per le persone a rischio di infarto improvviso.
Inibisce l'aggregazione delle piastrine nel sangue, prevenendo la formazione di trombi che possono causare infarto e ictus. Una tossina simile, estratta dal veleno di Echis, ha lo stesso scopo terapeutico ed è alla base del farmaco tirofiban.
Un altro farmaco per i disturbi cardiaci, attualmente oggetto di studi clinici, è il cenderitide, derivato dalla fusione di un peptide del veleno di mamba verde orientale con un peptide delle cellule dei vasi sanguigni umani.
L'Istituto di farmacologia molecolare e cellulare francese sta studiando una tossina ricavata dal black mamba come possibile nuovo analgesico, dopo aver sperimentato nei ratti la sua efficacia pari a quella della morfina.
3. Lumache cono
TARGET: Dolore cronico, Alzheimer, morbo di Parkinson, schizofrenia, cancro al polmone
La lumaca Cono è una predatrice carnivora e abita principalmente le tiepide acque degli oceani Indiano e Pacifico.
Le sue tossine si stanno già rivelando degli efficaci analgesici. Questa lumaca infligge il suo morso mediante un dente modificato che proietta dalla bocca e inietta il veleno nella preda, in genere pesci, paralizzandola all’istante.
Una volta immobilizzata, la preda viene inghiottita e digerita. Peccato per i poveri pesciolini, ma buon per noi perché si è scoperto che alcune delle sue tossine hanno efficaci proprietà analgesiche nell'essere umano.
Sul mercato è già presente un farmaco analogo alla morfina, lo ziconotide, utilizzato per curare il dolore cronico grave se iniettato direttamente nel liquido spinale. Non è altro che la copia sintetica di un peptide estratto dal veleno di Conus magnus, detto anche Cono magico.
Un'altra tossina di lumaca marina è sotto esame presso l'Università dello Utah per la sua capacità di agire sui recettori nicotinici cerebrali che, oltre a essere coinvolti nella dipendenza dal tabacco, possono svolgere un ruolo chiave nella cura dell’Alzheimer, del morbo di Parkinson, della schizofrenia e del cancro al polmone.
E poiché ogni specie di lumaca Cono produce il suo specifico veleno, molto probabilmente esistono tanti altri tipi di tossine di lumaca che non conosciamo ancora.
4. Ragni, scorpioni e millepiedi
TARGET: Cancro, distrofia muscolare, dolore cronico, disfunzione erettile
Il veleno di scorpione potrebbe avere utilità medica come "evidenziatore" delle cellule tumorali cerebrali a scopo chirurgico, dato che per i chirurghi non è semplice individuare dove finisce il tumore e dove iniziano le cellule sane.
Per un eccesso di prudenza, il chirurgo potrebbe tralasciare qualche cellula tumorale, ma se è troppo frettoloso rischia invece di rimuoverne troppe, portandosi dietro anche qualche cellula sana.
La clorotossina, un componente del veleno dello scorpione giallo, si fissa alle cellule tumorali. Aggiungendo un fattore colorato è possibile illuminare il tumore, consentendo al chirurgo di vederne il perimetro.
Questa "vernice tumorale", sviluppata dai ricercatori del Fred Hutchinson Cancer Research Center negli Stati Uniti, è già stata testata sugli animali e attualmente è in corso di sperimentazione sull'uomo.
Anche il veleno di ragno pare sia una buona fonte di composti per lo sviluppo di nuovi farmaci; si pensa infatti che le sue tossine possano curare la distrofia muscolare, il dolore cronico e la disfunzione erettile.
Rimanendo in tema di artropodi, i ricercatori dell'Università australiana del Queensland e dell'Istituto cinese di zoologia di Kunming hanno concentrato gli studi su un peptide del veleno di un millepiedi, che potrebbe rivelarsi un analgesico più efficace della morfina ma privo di alcuni dei suoi classici effetti collaterali, come l'assuefazione.
Si tratta della scolopendra testarossa cinese, un vero "mostro" lungo ben 20 centimetri!
5. Anemoni di mare e lucertole
- Anemoni di mare e lucertole
TARGET: Sclerosi multipla, artrite reumatoide, psoriasi, lupus
Autoctono dei Caraibi, l'anemone Stichodactyla helianthus usa i suoi tentacoli dotati di cellule urticanti per iniettare il veleno nei piccoli pesci e altri animali marini, tramortendoli prima di divorarli.
I peptidi di veleno di anemone interessano molto gli scienziati. Infatti, un promettente composto è già alla base di un farmaco sperimentale chiamato dalazatide, pronto per i test clinici di fase II, e potrebbe curare le malattie autoimmuni.
Anziché sopprimere l'intero sistema immunitario come fanno i farmaci attuali, il dalazatide inibisce selettivamente un canale ionico nelle specifiche cellule dell'Immunità che vanno fuori controllo nelle malattie autoimmuni, come nella sclerosi multipla, nell'artrite reumatoide, nella psoriasi e nel lupus.
Kineta è la società biotech con sede a Seattle che sta attualmente sviluppando il farmaco. - Lucertole
TARGET: Diabete
Mai sentito parlare del mostro di Gila? È la lucertola più grande degli Stati Uniti e la sua saliva è velenosa. Pare che sia capace di garantire il proprio fabbisogno di cibo con solo tre sostanziosi pasti all'anno, mantenendo comunque stabile la glicemia.
Nei primi anni Novanta, i ricercatori hanno scoperto che un componente del veleno di questo lucertolone è in grado di replicare l'attività di un ormone umano che stimola il rilascio di insulina quando il livello di glucosio nel sangue aumenta.
L'exenoatide, un farmaco iniettabile basato su questa tossina, aiuta i diabetici a mantenere corretti livelli di glucosio e persino a perdere peso.
