De Australische dooskwal (Chironex fleckeri) heeft ongeveer 60 tentakels die tot drie meter lang kunnen worden. Elke tentakel heeft miljoenen microscopisch kleine haakjes gevuld met gif.
Elke dooskwal draagt genoeg gif bij zich om meer dan 60 mensen te doden.
Een enkele steek bij een mens veroorzaakt necrose van de huid, ondraaglijke pijn en, als de dosis gif groot genoeg is, een hartstilstand en de dood binnen enkele minuten.
Associate Professor Greg Neely en Dr Raymond (Man-Tat) Lau en hun team van pijnonderzoekers aan het Charles Perkins Centrum aan de Universiteit van Sydney waren aan het bestuderen hoe het gif van de dooskwal werkt toen zij de ontdekking deden.
Zij ontdekten een geneesmiddel dat de symptomen van een kwallensteek blokkeert als het binnen 15 minuten na contact op de huid wordt toegediend.
Het tegengif bleek te werken op menselijke cellen buiten het lichaam en werd vervolgens effectief getest op levende muizen.
Onderzoekers hopen nu een topische toepassing voor mensen te ontwikkelen.
“We keken naar hoe het gif werkt, om te proberen beter te begrijpen hoe het pijn veroorzaakt. Met behulp van nieuwe CRISPR-technieken voor het bewerken van het genoom konden we snel identificeren hoe dit gif menselijke cellen doodt. Gelukkig was er al een medicijn dat in kon werken op de route die het gif gebruikt om cellen te doden, en toen we dit medicijn als gif tegengif op muizen probeerden, ontdekten we dat het de weefsellittekenvorming en pijn gerelateerd aan kwallensteken kon blokkeren,” zei universitair hoofddocent Neely. “Het is super opwindend.”
De studie, vandaag gepubliceerd in het tijdschrift Nature Communications, maakte gebruik van CRISPR whole genome editing om te identificeren hoe het gif werkt. Genoombewerking is een technologie die wetenschappers in staat stelt genetisch materiaal in het DNA van een organisme toe te voegen, te verwijderen of te veranderen.
In de studie namen de onderzoekers een vat met miljoenen menselijke cellen en schakelden in elke cel een ander menselijk gen uit. Daarna voegden zij het gif van de kwal toe – dat cellen in hoge doses doodt – en keken welke cellen overleefden. De onderzoekers identificeerden menselijke factoren die nodig zijn voor de werking van het gif.
“De kwallengifroute die we in deze studie identificeerden vereist cholesterol, en omdat er veel medicijnen beschikbaar zijn die zich richten op cholesterol, konden we proberen deze route te blokkeren om te zien wat voor invloed dit had op de gifactiviteit. We namen één van die geneesmiddelen, waarvan we weten dat het veilig is voor menselijk gebruik, en we gebruikten het tegen het gif, en het werkte,” zei Dr. Lau, die de hoofdauteur is van het artikel. “Het is een moleculair tegengif.”
“Het is de eerste moleculaire dissectie van hoe dit soort gif werkt, en mogelijk hoe elk gif werkt,” zei Dr Lau. “Ik heb nog geen studie als deze gezien voor enig ander gif.”
“We weten dat het medicijn de necrose, de littekenvorming en de pijn volledig zal stoppen wanneer het op de huid wordt aangebracht,” zei universitair hoofddocent Neely, die de senior auteur is van het artikel. “We weten nog niet of het een hartaanval zal stoppen. Dat vereist meer onderzoek en we vragen financiering aan om dit werk voort te zetten.”
Gevonden in kustwateren in Noord-Australië en in de wateren rond de Filippijnen, is de dooskwal uiterst gevaarlijk. Ze zweven niet alleen, ze kunnen actief zwemmen en halen snelheden van 7,5 kilometer per uur als ze op jacht zijn. Ze voeden zich in ondiep water, voornamelijk met kleine visjes en garnalen.
Er zijn twee soorten dooskwallen, de Irukandji, die piepklein is, en de Chironex fleckeri, die zo’n drie meter lang is. “We bestudeerden de grootste, giftigste en engste,” zei universitair hoofddocent Neely. “Ons medicijn werkt op het grote beest. We weten nog niet of het ook werkt bij andere kwallen, maar we weten dat het werkt bij de meest dodelijke.”
Het gif dat in de studie werd gebruikt, werd verzameld van een dooskwal voor de kust van Cairns door Associate Professor Jamie Seymour van de James Cook University.
Naspeuringen kunnen op dit moment alleen worden behandeld door het gebied 30 seconden lang met azijn te overgieten of 20 minuten lang met heet water over het getroffen gebied te laten stromen. Als het een grote steek is, is continue reanimatie nodig om het hart kloppend te houden.
“Ons tegengif is een medicijn dat het gif blokkeert,” zei universitair hoofddocent Neely. “Je moet het binnen 15 minuten op de plek krijgen. In onze studie hebben we het geïnjecteerd. Maar het plan zou een spray of een topische crème zijn. Het argument tegen een crème is dat als je gestoken bent, er veel kleine stekeltjes in je achterblijven, dus als je je insmeert met de crème, kan het zijn dat je meer gif binnenkrijgt. Maar als je sprayt, kan het neutraliseren wat er buiten je lichaam achterblijft.”
Associate Professor Neely en zijn team zijn nu op zoek naar potentiële partners om te werken aan het beschikbaar maken van het medicijn voor het publiek.
Associate Professor Neely’s team werkt in functionele genomica en bestudeert chronische pijn aan het Charles Perkins Centre en hij leidt het Sydney Genome Editing Initiative aan de Universiteit van Sydney. Ze bestuderen een reeks dodelijke Australische wezens – de dooskwal, en een grote verscheidenheid aan andere giftige dieren – om te begrijpen wat pijn veroorzaakt.
In 2018 kostten pijn en chronische pijn 139 miljard dollar aan de Australische economie en dit gaat in de richting van 215 miljard dollar tegen 2050, volgens Pain Australia.
“Het grootste deel van ons werk is gericht op het ontwikkelen van niet-verslavende pijnstillers voor mensen,” zei universitair hoofddocent Neely. “Een van de manieren waarop we dit doen is uit te vinden hoe pijnstillende giffen van Australische wezens werken met behulp van gloednieuwe CRISPR-technologie. Het is super cool.”