Kegelslakken hebben mensen eeuwenlang geïnspireerd. Kustgemeenschappen hebben hun prachtige schelpen vaak als geld verhandeld en in sieraden gestopt. Veel artiesten, waaronder Rembrandt, hebben ze in schetsen en schilderijen weergegeven. Nutsvoorzieningen, wetenschappers van het National Institute of Standards and Technology (NIST) vinden deze dodelijke roofdieren inspirerend, te, terwijl ze nieuwe manieren zoeken om oude medische problemen te genezen met behulp van de giftige slakken als modellen.

"Dit is hetzelfde gif dat werd gebruikt om dinosaurussen te doden in 'Jurassic Park, '" zegt NIST-biochemicus Frank Marí, met een lach. "Het zijn enge dingen, maar die kracht zou in het echte leven voor een ander soort goed kunnen worden gebruikt."

Zoals alle NIST-wetenschappers, Marí meet dingen. specifiek, hij meet RNA en de bijbehorende eiwitten aan het werk in zeedieren. Omdat de technologie in de loop der jaren is verbeterd, hij en zijn team zijn beter in staat om te onderzoeken, analyseer en catalogiseer de moleculen die aan het werk zijn in enkele van de minder bekende wezens van de oceaan, inclusief kegelslakken. Dit jaar, zijn lab deed verschillende belangrijke ontdekkingen over hun gif, ontdekkingen die uiteindelijk kunnen leiden tot de ontwikkeling van nieuwe medicijnen voor moeilijk te behandelen ziekten. Door na te bootsen hoe deze kleine, stille wezens leveren vergif, wetenschappers kunnen mogelijk betere behandelingen leveren.

Op een willekeurige dag, Marí loopt op en neer langs de rijen kabbelende aquariumtanks in het Hollings Marine Laboratory in Charleston, Zuid Carolina, het controleren van de 60 individuele kegelslakken die de afgelopen 15 jaar in zijn laboratorium hebben geleefd. Een keer per week, hij en zijn staf voeren een soort delicate onderhandeling met hen, een dode vis ruilen voor een dosis gif die in een buis wordt verzameld en wordt opgeborgen voor gebruik bij lopende wetenschappelijke metingen en onderzoeken.

"Kegelslakken zijn zo ongewoon, " zegt Marí. "Ze zijn niet echt zoals elk ander wezen op aarde, en met hen werken is bijna als werken met een buitenaards wezen. Maar dat is ook leuk. Het kegelslakkensysteem is als een snoepwinkel voor iemand zoals ik."

Wereldwijd zijn er meer dan 800 soorten kegelslakken gevonden, meestal in warmere, tropische gebieden. Ze zijn teruggetrokken, gezichtsloze wezens en niet agressief, maar zal defensief steken wanneer hij wordt opgepikt door een onwetende granaatverzamelaar. De kleinste kegelslakken geven een angel die ongeveer net zo krachtig is als een bijensteek, maar de angel van grotere soorten kan een volwassen mens binnen enkele uren doden. De dodelijkste kegelslak wordt beschouwd als de "sigarettenslak" van de Indo-Pacific, een slak ongeveer zo lang als de duim van een man die een gif kan afgeven dat zo sterk is dat je maar één sigaret kunt opdrinken voordat je sterft aan de aanval.

Hoewel zijn collectie verschillende soorten omvat, Marí's speciale aandachtsgebied is de paarse kegelslak ( Conus purpurascens ). Het is een wezen dat vooral te vinden is in de kustwateren van de oostelijke Stille Oceaan van de Golf van Californië tot aan Peru en voor de kust rond de Galapagos-eilanden, langzaam bewegend langs de rotsachtige bodem waar het een paar centimeter lang wordt. Zoals alle slakken uit de Conus geslacht, deze nachtdieren komen veel voor, maar vaak ongezien door casual strandgangers.

Ondanks hun eigen trage neigingen, deze slakken zijn geëvolueerd om in het donker behendig op veel snellere dieren te jagen door een enkele harpoenachtige tand in andere slakken te schieten, vissen en wormen. Eenmaal geïnjecteerd, de prooi raakt onmiddellijk verlamd en kan niet ontsnappen. De slak trekt dan langzaam de geïmmobiliseerde maaltijd in zijn schaal om te worden verteerd, geheel. Elke tand wordt na gebruik weggegooid en onmiddellijk vervangen door een andere. Sommige kegelslakken reizen met ongeveer 20 van deze tanden ingebed in hun systemen, geladen en klaar om te worden afgevuurd wanneer de volgende maaltijd toevallig langs zwemt.

In zijn geboortestaat, kegelslakkengif zou natuurlijk geen geweldige behandeling zijn voor menselijke kwalen. Maar door het stukje bij beetje uit te pakken en elk onderdeel op moleculair niveau te meten, Marí en zijn team willen begrijpen en catalogiseren hoe elk aspect van dit gif zijn werk doet.

"Er is veel dat we gewoon over ze leren, ' zegt Mari.

Waarom, bijvoorbeeld, kan kegelslakkengif zo snel het zenuwstelsel van een ander dier binnendringen? En hoe verlamt het een slachtoffer zo effectief? Nog raadselachtiger, sommige individuele paarse kegelslakken zijn helemaal niet giftig, waarvan Marí denkt dat het te maken kan hebben met de ontwikkelingsstadia van de slakken.

De antwoorden op al deze vragen over kegelslakken kunnen worden gebruikt om nieuwe medicijnen te maken die sneller en efficiënter door het lichaam van een patiënt gaan, zoals nieuwe soorten insuline voor de behandeling van diabetes of betere behandelingen voor neurologische aandoeningen zoals de ziekte van Alzheimer. Sommigen denken dat gifonderzoek nieuwe toedieningssystemen kan opleveren voor medicijnen die gericht zijn op het inperken van snel verspreidende vormen van kanker. Anderen willen de ingrediënten van het gif gebruiken voor de behandeling van verslaving. Eén component van kegelslakkengif is zelfs gebruikt in anti-rimpelcrèmes die nu op de markt zijn en die de kracht van ontstekingen onder de huid aan het werk zetten, plooien en fijne lijntjes op menselijke gezichten opblazen.

Voor een artikel dat net is gepubliceerd in Wetenschappelijke rapporten , Marí en zijn team gebruikten toxines van kegelslakken als moleculaire sondes om een ​​belangrijke overlap tussen het immuunsysteem en het centrale zenuwstelsel bij mensen te identificeren. Hun werk toonde voor het eerst aan dat een klassiek toxine - een die gewoonlijk wordt geassocieerd met het centrale zenuwstelsel - ook een impact kan hebben op het immuunsysteem, waarbij sommige cellen op specifieke manieren worden gesignaleerd zodra bepaalde soorten kegelslakpeptiden, bekend als conotoxinen, het lichaam binnenkomen. De nieuwe informatie kan helpen bij de ontwikkeling van therapieën voor het uitroeien van maag-, borst- en longkanker, evenals bij de bestrijding van tuberculose, omdat al die ziekten overproductie van sommige cellen veroorzaken. In plaats van het toxine te gebruiken als een echte remedie, het werk zou een routekaart opleveren om de groei van ongewenste cellen beter te begrijpen (en misschien te beheersen).

Voor een andere studie die onlangs is gepubliceerd in de Journal of Proteomics ; en zijn team werkten aan de isolatie en karakterisering van een enzym in het kegelslakkengif genaamd Conohyal-P1. Ze gebruikten een massaspectrometer met ultrahoge resolutie, een van de krachtigste hulpmiddelen die beschikbaar zijn om eiwitten in een monster te identificeren en te tellen. Een soortgelijk enzym wordt gevonden in zowel koraalduivels als bijengif. Verrassend genoeg, het wordt ook gevonden in veel soorten sperma van zoogdieren, waar het helpt om de celwanden van de eierstokken te verzwakken en het binnendringen van het sperma en een succesvolle reproductie te vergemakkelijken.

"We wisten dat dit enzym in staat was extracellulair weefsel af te breken, " zegt Marij, verwijzend naar de buitenste membranen van cellen. "We zijn nu in staat om de activiteit van het enzym zorgvuldig te evalueren zodat iedereen het in toekomstig werk kan gebruiken. we hebben een nieuw subtype geïdentificeerd dat nog niet eerder bekend was."

In een derde paper, onlangs gepubliceerd in het tijdschrift Neurofarmacologie , Marí en zijn team evalueerden toxines in het kegelslakkengif door ze te testen op het centrale zenuwstelsel van fruitvliegen. Hoewel de fruitvlieg in veel opzichten heel anders is dan de mens, zijn centrale zenuwstelsel kan een geweldig model zijn voor een breed scala aan medische onderzoeken, omdat de basisstructuur van cellen in de hersenen van fruitvliegen vergelijkbaar is met de structuur van cellen in menselijke hersenen. Dus, als een hersencel van een fruitvlieg op één manier reageert, wetenschappers weten dat een menselijke cel, te.

Het team van Marí wilde specifiek weten hoe conotoxinen interageren met verschillende moleculaire doelwitten in het zenuwstelsel van hun prooi. Paars kegelslakkengif bevat een groot aantal van deze eiwitbouwstenen, meer dan 2, 000 van hen.

"Het gif is ongelooflijk complex, " zegt Marí. "We wilden antwoord geven op de vraag:welke onderdelen zouden als medicijn gebruikt kunnen worden?"

In dit geval, ze ontdekten dat de reactie van de vliegen op injecties met kegelslakkengif voornamelijk plaatsvond in de receptoren die spierbewegingen en verslaving regelen. Dergelijke details kunnen nuttig zijn bij de ontwikkeling van nieuwe medicijnen voor de ziekte van Parkinson, die vaak het spier-skeletstelsel aantasten, het vermogen van een patiënt om basisbewegingen van het lichaam te beheersen, aantasten. Het kan ook helpen bij de ontwikkeling van effectieve behandelingen voor nicotineverslaving.

"Het patroon op een kegelvormige slakkenhuis is erg mooi, " zegt Marí. "Maar ik vind de biologie en biochemie nog mooier, en terwijl we alle verschillende aspecten van het gif onderzoeken, we kunnen allerlei nieuwe mogelijkheden openen voor medisch gebruik. We zijn eindelijk in staat om de code te kraken."