Enski erfðafræðingurinn Geoff Woods heyrði fyrir 15 árum fréttir af sex börnum og einstökum hæfileika þeirra.
Börnin heilluðu fólk á götum úti með því að ganga á sjóðheitum kolum og stinga hnífum gegnum handleggina á sér, án þess að þau virtust finna til. Þau fundu með öðrum orðum ekki fyrir sársauka og þannig hafði það verið alla ævi þeirra.
Börnin tilheyrðu þremur ólíkum fjölskyldum og þar sem sum þeirra voru systkini ákvað Woods að rannsaka hvort þessi einstaki eiginleiki þeirra væri hugsanlega arfgengur.
Hann rannsakaði DNA barnanna og komst að raun um að þau voru öll með stökkbreytingu í tilteknum erfðavísi. Stökkbreytingin leiddi af sér afmyndað prótein sem ekki virkaði sem skyldi og arfberinn kóðaði fyrir svonefndu Nav1.7-próteini sem er að finna í frumuvegg sársaukafrumnanna.
Woods dró fyrir vikið þá ályktun að Nav1.7 hlyti að skipta sköpum fyrir getu okkar til að skynja sársauka.
LESTU EINNIG
Uppgötvunin leiddi strax til þess að stóru lyfjafyrirtækin hófu leit að kemískum efnum sem linað gætu sársauka með því að óvirkja Nav1.7 og líkja þannig eftir áhrifunum sem stökkbreytingin í pakistönsku börnunum olli.
Árið 2008 komst teymi kínverskra vísindamanna að raun um að eitur kínversku köngulóarinnar Cyriopagopus schmidti bjó yfir nákvæmlega sömu eiginleikum en það var hins vegar ekki fyrr en í janúar á þessu ári sem bandarískir vísindamenn komust á snoðir um nákvæmlega hvernig köngulóareitrið sefar sársauka.
Uppgötvun þeirra kann að leiða af sér ný kvalastillandi efni sem auðveldað geta lífið þeim tíu hundraðshlutum jarðarbúa sem þjást af þrálátum verkjum.
Straumrof linar sársaukann
Eitur fuglaköngulóarinnar er blanda af meira en 30 ólíkum peptíðum, þ.e. örsmáum próteinbútum sem hvert með sínu móti óvirkjar bráðina.
Sum eitruðu peptíðanna leysa upp vefinn eða brjóta niður prótein og DNA frumnanna en flest gera þau gagn með því að lama frumutaugarnar þannig að þær verða ófærar um að senda taugaboð.
Eitrið er svo fljótvirkt að eitt bit lamar nær samstundis engisprettur, kakkalakka og önnur stór skordýr, áður en þau andartaki síðar drepast og köngulóin getur étið bráð sína í friði og ró.
Köngulóareitur er hið nýja morfín
Eitrið frá kínversku köngulóinni hindrar taugaboðin þannig að heilinn fær aldrei skilaboðin og skynjar til dæmis ekki stungu í húðina eða stöðug óþægindi vegna þrálátra verkja
1. Skynjarar í húðinni finna sársauka
Eitrið úr kínversku köngulónni bælir taugaboðin sem táknar að heilanum berast engin skilaboð og skynjar t.d. ekki stungu gegnum húðina eða stöðug óþægindi af völdum þrálátra verkja.
2. Taugaendar veita aðgang
Á taugaendunum er að finna ólíka viðtaka sem skynja þrýsting, hitastig, sýru og ýmis kemísk efni. Þegar einhver þeirra er virkjaður leysir það úr læðingi dauf rafboð í taugaendanum sem sendir frá sér boð.
3. Rafboð láta vita
Nav1.7-göng í frumuvegg tauganna stjórna því hvort rafboð berast inn í taugafrumuna. Natríumjónir með jákvæða hleðslu streyma inn í taugina og mynda raftaugaboð sem senda heilanum skilaboð um sársaukann.
5. Köngulóareitur lamar göngin
Eitur úr köngulónni getur bundist Nav1.7-göngunum og komið í veg fyrir að þeim berist rafboð frá sársaukaviðtökunum. Þannig geta þau einnig lokað á þráláta verki og heilanum berast engin boð þess eðlis.
Hluti af eiturefnunum gengur undir heitinu huwentoxín og öll líkjast þau og virka á þann hátt að þau loka natríumgöngum í frumuveggjum tauganna.
Venjulega hleypa natríumgöngin natríumjónum með jákvæða hleðslu (Na+) inn í taugafrumuna. Þetta veldur þeim rafspennumun sem taugaboðin byggjast á.
Ein tiltekin natríumgöng, þ.e. Nav1.7, er nær eingöngu að finna í taugum sem skynja kvalafull áhrif á húð. Brennandi hiti, ískuldi, ætandi sýrur, kemísk efni sem svíður undan, oddhvassar nálar og þung högg virkja þessar taugar og senda sársaukaskilaboð til heilans.
Eitt eitrað peptíð, huwentoxin-IV, fangaði athygli vísindamannanna svo um munaði. Ef það er fyrir hendi lokast Nav1.7-göngin með þeim afleiðingum að sársaukataugarnar geta ekki myndað taugaboð. Fyrir vikið berast heilanum engin boð um sársauka og við finnum ekki neitt fyrir neinu.
Nýtt verkjastillandi efni í stað morfíns
Lyfjafyrirtækin hafa mikinn áhuga á að þróa ný verkjastillandi lyf sem leyst geta af hólmi morfín og það er í þessu sambandi sem huwentoxin-IV kynni að verða áhugaverður valkostur, því það virkar á allt annan hátt en önnur verkjalyf.
Höggtennur fuglaköngulóarinnar eru holar að innan og þeim tengjast eiturkirtlar. Þegar dýrið bítur getur það stjórnað eiturmagninu sem sprautað er inn í bráðina.
Þar sem köngulóareitur lamar verkjataugarnar í líkamanum og kemur í veg fyrir að sársaukatilfinningin berist til heilans, hefur morfín áhrif á samskipti taugafrumnanna í sjálfum heilanum og heldur sársaukaskynjuninni í skefjum.
Vandinn er bara sá að morfín hefur í för með sér ýmsar aukaverkanir. Það slævir, skerðir andardráttinn, minnkar hóstaviðbrögð, veldur ógleði og hægðatregðu, auk þess sem mikil hætta er á ávanamyndun og þolmyndun sem gerir það að verkum að sífellt þarf að auka skammtana til að fá fram sömu áhrif.
Hættan á ávanamyndun er mjög mikil hjá þeim hópi fólks (um tíu hundraðshlutum íbúanna) sem þjáist af þrálátum verkjum en séu notuð verkjastillandi efni sem fela í sér köngulóareitur er aftur á móti engin hætta á að fólk myndi fíkn.
Þar að auki gera vísindamenn því skóna að nýju verkjalyfin virki staðbundið þannig að sá sem að öllu jöfnu þjáist af verkjum í baki finni ekki til í bakinu en skynji aftur á móti sársauka ef honum verður það á að skera sig í puttann. Þessi valkostur er ekki í boði fyrir þá sem taka inn morfín, því það sefar verki um allan líkamann.
Nýju verkjalyfin virka staðbundið þannig að sá sem þjáist af verkjum í baki finnur ekki til í bakinu en skynjar aftur á móti sársauka ef hann sker sig í puttann.
Leit lyfjafyrirtækjanna að nýjum lyfjum sem geta gert Nav1.7 óvirkt og lokað fyrir straum sársaukatauganna hafa hingað til ekki borið ávöxt.
Hluti af ástæðu þess hve slælega sú leit hefur gengið er að vísindamenn hafa ekki skilið til fullnustu með hvaða móti huwentoxin-IV getur óvirkjað Nav1.7.
Í upphafi þessa árs tókst taugalíffræðingnum og lyfjafræðingnum William Catterall, við Washington-háskóla í Bandaríkjunum, hins vegar að afhjúpa leyndardóm fuglaköngulóarinnar.
Vísindamenn grannskoða eitur
Catterall og starfsfélagar hans notuðu sérstaka gerð af rafeindasmásjá sem kallast cryo-EM, til að skoða nákvæmlega með hvaða hætti huwentoxin-IV ræðst til atlögu við Nav1.7-göngin
Genagalli stjórnar sársaukanum
Nav1.7-göngin skipta sköpum fyrir eiginleika okkar til að skynja sársauka. Meðfæddur genagalli kann að valda því að sumir finna engin óþægindi en galli í göngunum getur að sama skapi orsakað stöðuga verk í m.a. baki.
1. Verkurinn er stöðugur
Stökkbreyttir erfðavísar eða áhrif líkamans geta breytt Nav1.7-göngunum þannig að þau verða ávallt opin eða hálfopin. Þegar þessu er svo farið eru send nánast stöðug boð um verki til heilans, þó svo að sársaukaviðtakarnir skynji þau ekki.
2. Verkurinn finnst alls ekki
Aðrar stökkbreytingar eða áhrif af fuglaköngulóareitri geta breytt Nav1.7-göngunum á þann hátt að þau opnast ekki. Þegar þetta gerist eru engin taugaboð send til heilans, þó svo að viðtakarnir í húðinni skynji sársauka.
Dílastærð mynda sem voru teknar með cryo-rafeindasmásjánni eru smærri en milljónasti hluti úr millímetra (0,000001 mm) og þökk sé ákaflega lágu hitastigi tókst vísindamönnunum að frysta ólík stig sem sýna hvernig natríumgöngin bregðast við eitri fuglaköngulóarinnar.
Há upplausn í smásjánni gerði kleift að sjá beinlínis hvernig tiltekinn hluti af huwentoxin-IV, nánar tiltekið amínósýran lýsín, myndar eins konar nál sem þrýstist inn á ákveðnum stað í Nav1.7-göngunum.
Göngin læsast í lokaðri stöðu og geta engan veginn opnast. Þegar þetta gerist komast engar natríumjónir inn í taugafrumuna og sársaukafruman verður ófær um að senda frá sér taugaboð.
LESTU EINNIG
Þannig er hægt að líkja eiturefninu við lykil sem passar fullkomlega inn í lás í göngunum og eftir að hafa skoðað einkar nákvæmar myndir í cryo-rafeindasmásjánni vita vísindamennirnir upp á hár hvernig lykillinn og lásinn líta út.
Uppgötvun þessi gerir kleift að þróa nákvæmar útgáfur af lyklinum, þannig að hann passi með besta móti í lásinn.
Hrífur betur á sársauka en morfín
Nákvæmar myndir úr háþróaðri smásjánni gera vísindamönnunum að sama skapi kleift að gera smávægilegar breytingar á náttúrulegu eiturefni fuglaköngulóarinnar til þess að gera það færara um að loka fyrir Nav1.7-göngin og sefa verkina í enn meira mæli. Þá gætu þeir einnig útbúið nýjar útgáfur sem, líkt og huwentoxin-IV, ganga að lás natríumganganna og geta þar með orðið ný kvalastillandi lyf.
Með því móti er engin hætta á að lokað verði fyrir aðrar taugar sem t.d. stjórna vöðvunum, andardrættinum eða hjartanu.
Tilbúnar sameindir af þessari gerð eru að öllu jöfnu miklu ódýrari og einfaldari í framleiðslu en það að vinna eiturefnið og einangra það úr sjálfum fuglaköngulónum. Þá væri jafnvel unnt að gera efnin þannig úr garði að áhrifa þeirra gætti í líkamanum í þann tíma sem þörf er fyrir verkjastillingu.
Huwentoxin-IV hefur verkjastillandi áhrif í sínu náttúrulega formi og rannsóknir með dýr hafa leitt í ljós að áhrifin eru u.þ.b. helmingi sterkari en áhrifin af morfíni en vísindamennirnir binda vonir við að enn megi auka áhrifin til muna.
Hér má sjá fuglaköngulóna sem einangra á eitrið úr.
Kínverska fuglaköngulóin lifir í fjallshlíðum í Víetnam og Kína en henni er ætlað að lina þjáningar manna í náinni framtíð.
Á árinu 2019 framleiddu vísindamenn hjá lyfjafyrirtækinu Janssen Pharmaceuticals mög hundruð ólík afbrigði af huwentoxin-IV með því að skipta út nokkrum af amínósýrunum sem próteinið inniheldur.
Þeim tókst að sannreyna í tilraunastofu að sum afbrigðanna höfðu nær tífalt meiri áhrif á Nav1.7-göngin en náttúrulega útgáfan af eiturefni fuglaköngulóarinnar.
Í fyrra komust ástralskir vísindamenn að raun um, með áþekkum tilraunum, að örlitlar breytingar á huwentoxin-IV ollu því að verkjastillandi eiturefnið átti greiðari leið að fituheldnum frumuvegg taugafrumnanna, þar sem Nav1.7-göngin er að finna.
Þetta gerði það að verkum að eiturefnið hafði betra aðgengi að göngunum og fyrir vikið jókst geta þess til að halda þeim lokuðum þannig að þau gætu ekki sent frá sér taugaboð með skilaboðum um verki til heilans.
Vonir eru bundnar við að þessi nýja vitneskja um áhrif fuglaköngulóareitursins á natríumgöng sársaukatauganna geti brátt gefið af sér ný verkjastillandi lyf. Það myndi sefa sársaukann ef við skyldum verða svo ólánsöm að ganga á logandi kolum eða óvart stinga hníf gegnum handlegginn.
