Die australische Ohrenqualle (Chironex fleckeri) hat etwa 60 Tentakel, die bis zu drei Meter lang werden können. Jeder Tentakel hat Millionen von mikroskopisch kleinen Haken, die mit Gift gefüllt sind.
Jede Ohrenqualle trägt genug Gift in sich, um mehr als 60 Menschen zu töten.
Ein einziger Stich bei einem Menschen führt zu einer Nekrose der Haut, unerträglichen Schmerzen und, wenn die Dosis des Giftes groß genug ist, zu Herzstillstand und Tod innerhalb weniger Minuten.
Assistenzprofessor Greg Neely und Dr. Raymond (Man-Tat) Lau und ihr Team von Schmerzforschern am Charles Perkins Centre der Universität von Sydney untersuchten die Wirkungsweise des Quallengifts, als sie die Entdeckung machten.
Sie entdeckten ein Medikament, das die Symptome eines Quallenstichs blockiert, wenn es innerhalb von 15 Minuten nach dem Kontakt auf die Haut aufgetragen wird.
Das Gegenmittel wirkte nachweislich auf menschliche Zellen außerhalb des Körpers und wurde dann an lebenden Mäusen wirksam getestet.
Die Forscher hoffen nun, eine topische Anwendung für den Menschen zu entwickeln.
“Wir haben uns angesehen, wie das Gift funktioniert, um besser zu verstehen, wie es Schmerzen verursacht. Mithilfe neuer CRISPR-Genom-Editing-Techniken konnten wir schnell herausfinden, wie das Gift menschliche Zellen tötet. Glücklicherweise gab es bereits ein Medikament, das auf den Weg einwirkt, den das Gift nutzt, um Zellen zu töten, und als wir dieses Medikament als Gegenmittel für das Gift an Mäusen ausprobierten, stellten wir fest, dass es die mit Quallenstichen verbundenen Gewebenarben und Schmerzen blockieren konnte”, so Associate Professor Neely. “
Die Studie, die heute in der Fachzeitschrift Nature Communications veröffentlicht wurde, nutzte das CRISPR-Verfahren zum Editieren des gesamten Genoms, um die Wirkungsweise des Giftes zu ermitteln. Bei der Genom-Editierung handelt es sich um eine Technologie, die es Wissenschaftlern ermöglicht, genetisches Material in der DNA eines Organismus hinzuzufügen, zu entfernen oder zu verändern.
In der Studie nahmen die Forscher einen Behälter mit Millionen menschlicher Zellen und schalteten in jeder Zelle ein anderes menschliches Gen aus. Dann fügten sie das Gift der Ohrenqualle hinzu, das in hohen Dosen Zellen tötet, und suchten nach Zellen, die überlebten. Aus dem Screening des gesamten Genoms identifizierten die Forscher menschliche Faktoren, die für die Wirkung des Giftes erforderlich sind.
“Der Quallengiftweg, den wir in dieser Studie identifiziert haben, erfordert Cholesterin, und da es viele Medikamente gibt, die auf Cholesterin abzielen, konnten wir versuchen, diesen Weg zu blockieren, um zu sehen, wie sich dies auf die Aktivität des Giftes auswirkt. Wir nahmen eines dieser Medikamente, von dem wir wissen, dass es für den menschlichen Gebrauch sicher ist, und setzten es gegen das Gift ein, und es funktionierte”, so Dr. Lau, der Erstautor der Studie. “Es handelt sich um ein molekulares Gegenmittel.”
“Es ist die erste molekulare Analyse der Wirkungsweise dieser Art von Gift und möglicherweise der Wirkungsweise jedes anderen Giftes”, so Dr. Lau. “
“Wir wissen, dass das Medikament die Nekrose, die Vernarbung der Haut und den Schmerz vollständig stoppt, wenn es auf die Haut aufgetragen wird”, sagte Associate Professor Neely, der der Hauptautor der Studie ist. “Wir wissen noch nicht, ob es einen Herzinfarkt stoppen kann.
Die in den Küstengewässern Nordaustraliens und in den Gewässern um die Philippinen vorkommende Ohrenqualle ist äußerst gefährlich. Sie schwimmen nicht nur, sondern können auch aktiv schwimmen und erreichen auf der Jagd eine Geschwindigkeit von 7,5 Kilometern pro Stunde. Sie ernähren sich in flachen Gewässern hauptsächlich von kleinen Fischen und Garnelen.
Es gibt zwei Arten von Ohrenquallen, die Irukandji, die winzig ist, und die Chironex fleckeri, die etwa drei Meter lang ist. “Wir haben die größte, giftigste und furchteinflößendste unter die Lupe genommen”, sagt Associate Professor Neely. “Unser Medikament wirkt bei dem großen Tier. Wir wissen noch nicht, ob es auch bei anderen Quallen wirkt, aber wir wissen, dass es bei der tödlichsten funktioniert.”
Das in der Studie verwendete Gift wurde von Associate Professor Jamie Seymour von der James Cook University vor Cairns aus einer Ohrenqualle gewonnen.
Einigen Erfahrungen zufolge besteht die einzige derzeitige Behandlung eines Stichs darin, die betroffene Stelle 30 Sekunden lang mit Essig zu übergießen oder 20 Minuten lang mit sehr heißem Wasser zu übergießen. Bei schweren Stichen ist eine kontinuierliche Herz-Lungen-Wiederbelebung erforderlich, um den Herzschlag aufrechtzuerhalten.
“Unser Gegenmittel ist ein Medikament, das das Gift blockiert”, so Associate Professor Neely. “Man muss es innerhalb von 15 Minuten an die Stelle bringen. In unserer Studie haben wir es injiziert. Geplant ist aber auch ein Spray oder eine Creme zur äußerlichen Anwendung. Das Argument gegen eine Creme ist, dass bei einem Stich viele kleine Stacheln im Körper zurückbleiben, so dass beim Einreiben mit der Creme möglicherweise mehr Gift in den Körper gepresst wird.
Assistenzprofessor Neely und sein Team sind nun auf der Suche nach potenziellen Partnern, um das Medikament der Öffentlichkeit zugänglich zu machen.
Assistenzprofessor Neelys Team arbeitet im Bereich der funktionellen Genomik und untersucht chronische Schmerzen am Charles Perkins Centre, und er leitet die Sydney Genome Editing Initiative an der Universität Sydney. Sie untersuchen eine Reihe tödlicher australischer Kreaturen – die Ohrenqualle und eine Vielzahl anderer giftiger Tiere -, um zu verstehen, was Schmerzen verursacht.
Im Jahr 2018 kosteten Schmerzen und chronische Schmerzen die australische Wirtschaft 139 Milliarden Dollar und werden bis 2050 auf 215 Milliarden Dollar ansteigen, so Pain Australia.
“Der Großteil unserer Arbeit zielt darauf ab, nicht süchtig machende Schmerzmittel für Menschen zu entwickeln”, so Associate Professor Neely. “Eine Möglichkeit, dies zu tun, besteht darin, herauszufinden, wie schmerzhafte Gifte australischer Kreaturen mit Hilfe der brandneuen CRISPR-Technologie funktionieren. Das ist super cool.”