研究人员发布了第一个合成糖检测蛇毒的测试示例,为快速诊断和更好的抗毒素提供了新途径。每五分钟,全球就有50人被蛇咬伤;四人将永久残疾,一人将死亡。在咬伤后的时间紧迫情况下,识别体内流动的蛇毒对于拯救生命和提供最佳治疗至关重要。
大多数诊断和治疗蛇毒的方法,作为世界卫生组织忽视的热带疾病,依赖于抗体。抗体检测存在多种挑战,包括高成本、繁琐程序和不一致性,然而目前尚无健全、低成本且广泛可用的替代抗体的方法。
在这篇发表于《ACS Biomacromolecules》的新研究论文中,华威大学的研究人员展示了一个便宜且快速的替代方案的首个概念验证——一种基于糖聚合物的紫外-可见(UV-vis)测试,用于检测蛇毒。论文中展示了这一诊断检测的一个版本,专门检测西方钻石响尾蛇(Crotalus atrox)毒液。
华威大学助理教授、贝克人道主义化学小组的首席研究员兼论文高级作者亚历克斯·贝克博士表示:“蛇毒是复杂的,检测毒素的作用充满挑战,但对于拯救生命至关重要。我们开发了一种采用合成糖的检测方法,这些糖分子模拟我们体内毒素自然结合的糖分子,并且提供了一个放大系统,使这项快速检测可视化。这一方法为超越抗体技术的蛇咬伤快速、廉价检测奠定了基础,可能改善患者的治疗效果。”
西方钻石响尾蛇的毒液已进化为能与体内细胞表面特定的糖分子结合,如红细胞和血小板。具体而言,毒素与半乳糖端糖基(以半乳糖结尾的糖链)结合。与这些糖基结合使得蛇毒能够干扰血液凝固或免疫反应,从而导致残疾和死亡。
为了创建针对Crotalus atrox毒液的毒液检测,团队设计了糖类单元的合成链(糖聚合物),以模拟蛇毒蛋白靶向的天然糖受体。合成糖被附着在金纳米颗粒上,以放大反应并使反应可视化,创建了一种在毒液毒素与合成糖结合时会改变颜色的测试。
首次作者、贝克博士研究小组的校友马赫迪·赫兹瓦尼表示:“这一检测可能对蛇咬毒有真正的改变。其他蛇种的毒液与体内的糖基不相互作用。例如,当我们测试印度眼镜蛇(Naja naja)的毒液时,未见其与针对C.atrox毒液的合成糖基结合。因此,该检测显示出根据不同蛇毒的糖结合特性来区分的潜力。”
这是第一个使用糖类进行快速检测蛇毒的诊断测试示例,建立在华威大学研究小组利用糖纳米颗粒平台进行COVID-19检测的工作基础上。
这一新检测比传统方法更快、更便宜、储存更方便,并且是可修改的,因为可以定制糖类以识别特定毒素,也是华威大学新STEM连接项目所促成的大胆、创新解决方案的一个例子。