Die Lösung für eines der größten Probleme der Tropenmedizin steckt womöglich im Blut der Angreifer selbst. Forscher der University of Maryland haben Proteine aus dem Serum der Texas-Klapperschlange kombiniert, mit denen sich das Tier gegen sein eigenes Gift schützt. Die optimierte Mischung neutralisierte im Labor die tödliche Wirkung mehrerer Vipernarten und erwies sich bezogen auf das Gewicht als rund zehnmal wirksamer als ein gängiges kommerzielles Gegengift. Die Ergebnisse eröffnen einen völlig neuen Weg zur Behandlung von Schlangenbissen.
Schlangenbisse zählen zu den am stärksten vernachlässigten Gesundheitsproblemen der Welt. Nach Schätzungen der Weltgesundheitsorganisation sterben jedes Jahr zwischen 80.000 und 140.000 Menschen an den Folgen, hunderttausende weitere behalten dauerhafte Behinderungen zurück, etwa durch abgestorbenes Gewebe oder Amputationen. Betroffen sind vor allem Landbewohner in tropischen Regionen, die oft weit von einer Klinik entfernt leben. Die Behandlung beruht seit über hundert Jahren auf demselben Prinzip: Großtiere wie Pferde oder Schafe werden mit verdünntem Schlangengift immunisiert, anschließend werden ihre Antikörper aus dem Blut gewonnen und aufbereitet. Diese Gegengifte retten Leben, sind aber teuer, schwankend in Qualität und Wirksamkeit, gegen fremde Arten oft unzureichend und können schwere Immunreaktionen auslösen.
Den Ansatzpunkt für eine Alternative lieferte eine Beobachtung, die Fachleute schon seit Jahrzehnten kennen. Vipern überleben es in der Regel, wenn sie mit ihrem eigenen Gift in Kontakt kommen, etwa bei Revierkämpfen oder Bissen von Artgenossen. Was genau sie schützt, blieb lange unklar. Ein Team um den Biologen Sean B. Carroll ging der Frage systematisch nach und untersuchte das Blutserum der Texas-Klapperschlange, einer der bekanntesten Giftschlangen Nordamerikas. Der evolutionäre Druck ist dabei erheblich, denn Bestandteile der gefundenen Hemmstoffe blieben über rund 50 Millionen Jahre Schlangenevolution nahezu unverändert erhalten, was zeigt, wie real die Gefahr für die Tiere selbst ist.
Im Zentrum stehen Serumproteine aus der Familie der Fetuine, die gezielt sogenannte Metalloproteinasen blockieren. Diese Enzyme gehören zu den zerstörerischsten Bestandteilen von Vipergift, denn sie zerlegen Bindegewebe und Gefäßwände und verursachen damit innere Blutungen und Gewebszerstörung. Entscheidend war die Erkenntnis, dass die einzelnen Proteine für sich genommen wirkungslos oder nur teilweise wirksam sind, während bestimmte Kombinationen die tödliche Wirkung vollständig aufhoben, wie die in den Proceedings of the National Academy of Sciences erschienene Studie zu natürlichen Gegengiften dokumentiert. Bezogen auf das Gewicht erreichte die beste Dreierkombination rund die zehnfache Wirksamkeit des kommerziellen Präparats CroFab, das aus dem Blut immunisierter Schafe gewonnen wird.
Besonders überraschte das Team die Reichweite der Wirkung. Die Proteinmischung schützte Versuchstiere nicht nur vor dem Gift der Texas-Klapperschlange, sondern auch vor dem Gift anderer Vipernarten, die evolutionär Millionen Jahre von ihr getrennt sind. Weil ein einziges Schlangengift rund hundert verschiedene Toxine aus mehreren Proteinfamilien enthalten kann und sich die Zusammensetzung von Art zu Art unterscheidet, gilt diese Breitenwirkung als entscheidender Vorteil. Ein wirksames Mittel gegen mehrere Arten würde die Behandlung dort erleichtern, wo die angreifende Schlange gar nicht bestimmt werden kann. Nach Angaben der Universität handelt es sich um einen Fall, in dem die Natur ein Problem längst gelöst hat, an dem die Forschung jahrzehntelang gearbeitet hat, wie die Mitteilung der University of Maryland zur Studie erläutert.
Der praktische Reiz liegt in der Herstellung. Weil es sich um definierte Proteine handelt, ließen sie sich gentechnisch in Zellkulturen produzieren, ohne dass dafür Großtiere immunisiert werden müssten. Ein solches rekombinantes Mittel wäre in gleichbleibender Qualität und potenziell in großen Mengen herstellbar, was die Kosten senken und die Versorgung in ländlichen Regionen verbessern könnte. Zugleich entfielen die tierischen Fremdeiweiße, die heute schwere allergische Reaktionen bis zum Schock auslösen können. Wie sehr sich die Medizin inzwischen an Wirkstoffen aus dem Tierreich orientiert, zeigt auch ein Fall, in dem sich ein Spinnengift als möglicher Lebensretter bei Herzinfarkt erwies.
Die Forscher benennen die Grenzen ihrer Arbeit deutlich. Sämtliche Versuche fanden im Labor und an Mäusen statt, und der Schutz wurde jeweils vor oder gleichzeitig mit dem Gift verabreicht. Ob die Mischung auch nach einem bereits erfolgten Biss wirkt, wenn die Toxine im Körper längst verteilt sind, muss erst noch belegt werden. Zudem hemmen die Proteine gezielt Metalloproteinasen, während andere Giftbestandteile wie Nervengifte oder gewebeauflösende Phospholipasen unberührt bleiben und zusätzliche Hemmstoffe erfordern würden. Das Team sucht deshalb weiter nach den wirksamsten Mischungen, denn die Bausteine seien vorhanden und müssten nun systematisch durchgetestet werden. Sollte der Ansatz aufgehen, könnte ein jahrhundertealtes Verfahren durch ein Mittel abgelöst werden, dessen Bauplan die Schlangen selbst geliefert haben.
Proceedings of the National Academy of Sciences, Nature's antivenom: Combinations of conserved rattlesnake serum metalloproteinase inhibitors block the lethal action of viper venoms; doi:10.1073/pnas.2612168123