video: Yorick Post, Jens Puschhof and Joep Beumer, PhD students in the group of Hans Clevers, describe their research on snake venom gland organoids, mini-organs that can be grown in the lab from snake venom glands. These mini-organs produce venom and may be used in future applications related to anti-venom and drug development. view more
Credit: Melanie Fremery, copyright Hubrecht Institute
在国际合作下，来自Hubrecht研究所（KNAW）的研究人员已经成功开发出一种能将蛇毒腺细胞培养成类器官的方法。这些实验室生长的迷你腺体能够产生并分泌出蛇毒中发现的活性毒素。蛇毒腺类器官可以从多种物种中生长出来，并可以无限期地保存在实验室中。这项新技术有望被用来揭示蛇毒的秘密并减少其毁灭性的影响。这项研究的结果已于1月23日发表在科学杂志《细胞》上。
几千年来，黑暗与光明并存的蛇类和它们所产生的毒液一直使人们着迷。每年， 毒蛇导致10多万人死亡，并约40万人残疾。而更多的人患有恐蛇症，一种对蛇的异常恐惧症。另一方面，蛇的毒素还是丰富的药物来源，早在古希腊就已被用于治疗疾病。从那以后，许多药物的开发都受到蛇毒的启发，包括降血压药和止痛药。尽管如此，即使在现代医学中，充分利用蛇毒进行药物开发的同时保护人们免受其致命毒性仍然是巨大的挑战。其中主要障碍包括繁琐和危险的蛇毒采集过程以及难以研究和修改蛇腺中的毒液因子。
九种不同的蛇 三位在乌特勒支Hubrecht研究所Hans Clevers研究组工作的博士生受到了他们同事们成功地在实验室中培养微型的哺乳动物器官（称为类器官）的启发。他们想知道这中方法对爬虫类动物是否也适用，以及他们是否能够在实验室中生产毒液。他们与来自莱顿（Leiden），利物浦（Liverpool）和阿姆斯特丹（Amsterdam）的蛇类专家合作，从9种不同的蛇中收集毒腺，并试图在培养皿中培养这些毒腺的微型版本。
体温 在对人类类器官的生长条件进行了一些调整之后，研究人员开发了一种配方，可以无限期地支持蛇毒腺的生长。 “人类和蛇组织的生长条件之间的相似性令人震惊，主要区别在于温度”，来自Hubrecht 研究所的Jens Puschhof说。由于蛇的体温低于人类的体温，因此毒腺的类器官仅在较低的温度下生长， 32ºC而不是37ºC。
活性毒素 通过高分辨率显微镜，研究人员观察到类器官的细胞充满了致密结构，类似于含有毒液的腺体囊泡。确实，各种分析表明类器官产生了蛇的绝大多数毒液成分或毒素。研究人员首次能够在单细胞水平研究毒腺中毒素的产生。 “我们从胰腺和肠道等其他分泌系统中知道，特定类型的激素由专门的细胞生成。现在，我们第一次看到蛇毒腺细胞产生的毒素也是这种情况。” Hubrecht 研究所的Joep Beumer解释说。此外，研究人员发现，改变类器官的生长培养基中的因子能够改变毒液的成分，从而使他们能够控制所产生的毒液种类。通过合作，他们显示了类器官产生的神经毒素很活跃，并且可以阻止多种细胞系统中的神经放电，类似于蛇本身产生的神经毒素。
抗毒药 研究人员的这项发现可能会产生深远的影响。由蛇毒类器官产生的毒液可用于抗蛇毒的生产以及新的基于毒液的药物的靶向开发。为了将来开发这些应用的进一步研究的正在进行中。另外，第一次成功培养的爬虫类动物类器官表明，其他脊椎动物（例如蜥蜴或鱼）的组织也可以以这种方式生长。实际上，研究人员目前正在与荷兰自然生物多样性中心的爬行动物专家Freek Vonk一起，从50种有毒的爬行动物，蛇和其他有毒动物中收集大量的毒腺类器官。Yorick Post （Hubrecht 研究所）：“令人惊讶的是，我们对潜在蛇毒腺类器官的好奇心开始转变为一项具有许多潜在应用的影响人类医疗保健的技术”
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发表文章 Snake Venom Gland Organoids. Yorick Post, Jens Puschhof, Joep Beumer, Harald M. Kerkkamp, Merijn A.G. de Bakker, Julien Slagboom, Buys de Barbanson, Nienke R. Wevers, Xandor M. Spijkers, Thomas Olivier, Taline D. Kazandjian, Stuart Ainsworth, Carmen Lopez Iglesias, Willine J. van de Wetering, Maria C. Heinz, Ravian L van Ineveld, Regina G.D.M. van Kleef, Harry Begthel, Jeroen Korving, Yotam E. Bar-Ephraim, Walter Getreuer, Anne C. Rios, Remco H. S. Westerink, Hugo J. G. Snippert, Alexander van Oudenaarden, Peter J. Peters, Freek J. Vonk, Jeroen Kool, Michael K. Richardson, Nicholas R. Casewell and Hans Clevers. Cell 2020.
Hans Clevers是Hubrecht研究所和马克西玛公主小儿肿瘤中心的组长，UMC Utrecht和乌得勒支大学分子遗传学教授以及Oncode研究者。
关于Hubrecht研究所 Hubrecht研究所是一家专注于发育和干细胞生物学的研究机构。它包含23个研究小组，在健康系统和疾病模型方面进行基础和多学科研究。 Hubrecht研究所位于荷兰乌得勒支科学园，属于荷兰皇家艺术与科学研究院（KNAW）。自2008年以来，该研究所隶属于UMC Utrecht，致力于将研究成果转化为临床成果。 Hubrecht研究所与欧洲分子生物学实验室（EMBL）建立了合作关系。有关更多信息，请访问http://www.hubrecht.eu。
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