新工具帮助科学家识别毒蛇

虽然已知的约 4,000 种蛇类中只有约 10% 的毒液可对人类造成伤害，但利用基因来确定哪些蛇可能致命可以加快开发更好的蛇咬治疗方法。一种名为 VenomCap 的新工具可以帮助科学家在基因层面上研究毒液，这样我们就可以知道哪些毒液可能携带致命毒素。该方法在 9 月 19 日发表在《分子生态资源》杂志上的一项研究中进行了详细介绍。

“我们开发出了一种工具，可以一次性告诉我们整个蛇类家族中存在哪些产生毒液的基因，”研究报告的共同作者、芝加哥菲尔德博物馆爬虫学助理馆长萨拉·鲁安 (Sara Ruane) 在一份声明中说道。

了解你的毒液

每种生物都是由 DNA 构成的，DNA 包含基因组，也就是生物体内所有功能的指令。蛇的基因组大约有 18,000 到 23,000 个基因，具体取决于蛇的种类。数千个基因参与产生毒液，不同的蛇种使用多种基因组合和版本来产生毒素。

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“了解蛇毒中含有什么成分很重要，因为不同种类的毒液有不同的作用——有些毒液会影响神经系统，有些会影响循环系统，有些会影响细胞功能，”鲁安说。“了解某种毒液中含有什么成分有助于开发治疗这种蛇咬伤的抗蛇毒血清。”

此外，蛇毒中的一些化合物已被用于制造人类使用的药物。第一种用于治疗高血压的血管紧张素转换酶 (ACE) 抑制剂药物是利用巴西蝮蛇毒液中的一种化合物制成的。

“你可以以可控的方式驾驭死亡的力量，”鲁安说。

VenomCap 的工作原理

已知有数千种基因可以产生毒液，而每条蛇的整个基因组都有数万个基因。这使得很难确定哪些基因是毒液基因。为了帮助这一过程，Ruane 和这项研究的团队开发了 VenomCapto 来帮助寻找毒液基因。

VenomCap 是一组探针，用于捕获称为外显子的分子组，这些分子组旨在与特定基因组相互作用。VenomCap 可以与已知与蛇的毒液产生有关的数千个基因中的任何一个结合。与对蛇的整个基因组进行测序（这需要花费大量时间和金钱）并搜索 2,000 多个可能产生毒液的基因相比，VenomCap 可能是一种更快、更简单的替代方法，可以帮助科学家确定蛇是否具有这些基因以及哪些基因。

在这项新研究中，研究小组测试了 VenomCap 与产生毒液的基因结合的能力。他们使用了眼镜蛇科 24 种蛇的组织样本。眼镜蛇科约有 400 种，包括珊瑚蛇、眼镜蛇和曼巴蛇，它们被认为具有重要的医学意义，因为它们的咬伤会破坏组织、导致心脏衰竭、诱发失明等。

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早期的基因组研究表明，许多产生毒液的眼镜蛇科动物基因都具有这种基因。根据这项研究，VenomCap 对这些结果的匹配准确率平均为 76%。该团队认为，VenomCap 可以用于之前从蛇体内任何部位收集的组织，而不仅仅是直接来自毒腺的组织。

VenomCap 还可以让科学家更容易地研究眼镜蛇科蛇类之间的关系、它们的生活方式以及它们产生的毒液类型。

“假设你对一些相近的蛇类物种感兴趣，这些蛇类彼此外观不同，生活在不同的环境中，吃不同的东西，”鲁安说。“VenomCap 可以帮助科学家比较这些蛇产生的毒液，这可以帮助回答更大的问题：毒液是否进化以适应蛇的生活方式，或者它们的生活方式是否进化以适应它们产生的毒液。”

全球健康威胁

使用像 VenomCap 这样的工具可以帮助科学家开发更好的治疗致命蛇咬伤的方法。据世界卫生组织称，每年约有 540 万人被蛇咬伤。蛇咬伤每年导致 180 万至 270 万例中毒病例和 81,410 至 137,880 人死亡。

“蛇咬伤在全球范围内都被视为一种被忽视的疾病，”鲁安说。“在美国，我们接触毒蛇的次数并不多，即使接触到，我们也能得到非常好的医疗救治——如果你被蛇咬伤后能迅速去医院，几乎肯定不会死。”

然而，在世界其他地方，毒蛇更为常见。澳大利亚是世界上已知的毒蛇种类最多的国家，印度和几个北非国家也紧随其后。蛇咬伤可能发生在偏远且远离医疗救治的地方。由于供应短缺，医院可能没有合适的抗蛇毒素。

鲁安说：“任何研究蛇毒并帮助我们识别不同物种中存在的毒液的研究都对于提供开发有效治疗方法的基线数据极为重要。”