Wer täglich ein Gift produziert, das Blutgefäße auflöst, braucht einen Schutz gegen die eigene Waffe. Im Blutserum der Westlichen Diamant-Klapperschlange steckt genau dieser Schutz, und er könnte die Grundlage für ein wirksameres Gegengift liefern. Ein Team aus Maryland und Texas hat vier verwandte Serumproteine einzeln und in Kombination gegen die Gifte mehrerer Vipern geprüft. Die Ergebnisse zeigen, dass kein einzelnes Molekül genügt und erst das Zusammenspiel den Unterschied macht.
Schlangenbisse gehören zu den vernachlässigten Gesundheitsproblemen mit hoher Sterblichkeit. Nach Schätzungen der Weltgesundheitsorganisation sterben jedes Jahr 81.000 bis 138.000 Menschen an den Folgen, vor allem in ländlichen Regionen Afrikas und Südasiens, wo der Weg in eine Klinik weit ist. Das verfügbare Gegengift stammt bis heute aus einem Verfahren des 19. Jahrhunderts. Pferden wird eine geringe Giftmenge injiziert, anschließend werden die gebildeten Antikörper aus dem Blut gewonnen und aufgereinigt. Diese Präparate retten Leben, lösen aber häufig allergische Reaktionen aus, sind teuer, benötigen eine Kühlkette und wirken meist nur gegen die Giftmischung einer einzigen Art. Wer nach einem Schlangenbiss nicht sagen kann, welches Tier zugebissen hat, verliert dadurch wertvolle Zeit, obwohl die Wirkung der Toxine bereits nach Minuten einsetzt.
Gift ist chemisch kein einheitlicher Stoff, sondern ein Gemisch aus Dutzenden Proteinen. Bei Vipern und Grubenottern dominieren Metalloproteinasen, also zinkabhängige Enzyme, die Kollagen zerschneiden, Gefäßwände durchlässig machen und die Gerinnung stören, was zu ausgedehnten Blutungen und zum Untergang von Gewebe führt. Genau diese Klasse ist für die zerstörerische Wirkung eines Bisses verantwortlich und zugleich schwer zu neutralisieren, weil sich die einzelnen Varianten stark unterscheiden. Die Suche nach breit wirksamen Mitteln läuft deshalb auf mehreren Wegen, unter anderem über synthetisch erzeugte Bindemoleküle. Wie weit dieser Ansatz trägt, zeigte zuletzt der Durchbruch bei einem Universalmittel gegen Schlangengift, das Nervengifte zuverlässig ausschaltete, an den Giften der Vipern jedoch scheiterte.
Bereits 2022 fiel dem Labor von Sean B. Carroll an der University of Maryland auf, dass die Westliche Diamant-Klapperschlange in ihrem Erbgut 30 Metalloproteinasen trägt, mehr als jede andere untersuchte Klapperschlange, und zugleich ein Protein namens FETUA-3 im Blut führt, das über zwanzig dieser Toxine bindet. Die Proteine dieser Familie gehen auf das Serumglykoprotein Fetuin-A zurück und schützen das Tier vor der eigenen Produktion. Die nun in PNAS veröffentlichte Arbeit prüfte alle vier FETUA-Proteine getrennt voneinander und fand eine klare Arbeitsteilung. Ein Protein dämpfte die Blutungsneigung, ein anderes die Enzymaktivität, doch keines verhinderte für sich allein den tödlichen Ausgang im Tierversuch.
Entscheidend war die Mischung. Setzten die Forscher mehrere FETUA-Varianten gemeinsam ein, blockierten sie enzymatische Aktivität, Blutungswirkung und Letalität mehrerer Vipergifte zugleich, obwohl die getesteten Arten nicht eng mit der Spenderschlange verwandt sind. Beteiligt war auch das National Natural Toxins Research Center der Texas A&M University-Kingsville unter Leitung von Elda Sánchez, das die Giftproben bereitstellte und die Versuche begleitete. Aus Sicht der Evolutionsbiologie erklärt der Befund, warum ein einzelnes Schutzmolekül nicht ausreicht, denn das Gift greift über mehrere Wege parallel an, also muss auch die Abwehr mehrgleisig arbeiten. Einen ganz anderen Zugang zu breit wirksamen Antikörpern lieferte zuvor der Fall eines Mannes, der sich 856-mal Schlangengift injizierte, dessen Serum ebenfalls mehrere Giftarten neutralisierte.
Bis daraus ein Medikament wird, liegt ein weiter Weg. Die Versuche fanden an Mäusen statt, die Proteine stammen aus Schlangenblut und müssten für eine Anwendung am Menschen rekombinant hergestellt werden, wobei Reinheit, Stabilität und Verträglichkeit erst noch zu belegen sind. Offen ist außerdem, ob die Kombination auch gegen Elapidengifte hilft, die vor allem auf Nervenzellen zielen und andere Toxinklassen enthalten. Attraktiv bleibt der Ansatz dennoch, weil ein rekombinantes Protein günstiger und lagerstabiler sein könnte als ein aus Pferden gewonnenes Serum und weil das Prinzip in der Natur seit Jahrmillionen erprobt ist. Dass die Grundlagenforschung an Giftschlangen mit ungewöhnlichen Methoden arbeitet, zeigt auch ein Feldversuch, bei dem ein Wissenschaftler über 40.000 Mal auf Giftschlangen trat, um Beißwahrscheinlichkeiten überhaupt beziffern zu können.
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