在菲律宾宿务岛东海岸的索戈德镇附近几英里处,一条色彩斑斓的小鱼正栖息在岩缝中过夜。一条剧毒的锥形蜗牛(Conus rolani)半埋在沙子和卵石中,伸出其口器,刺中了鱼的腹部。
C. rolani 的毒液是进化作用的典型范例。仅一次刺击就足以让一条小鱼失去行动能力。而且,由于鱼在被吞食时已经失去知觉,C. rolani 无需冒与猎物搏斗而受伤的风险。经过数百万年的演化,这种蜗牛已经发展出一种强大的生物武器。但对人类来说,它可能具有救命的潜力。
2004年,美国食品药品监督管理局批准了一种锥形蜗牛毒素的合成版本,名为齐考诺肽,用于治疗严重疼痛。对于对吗啡不起反应的患者,将齐考诺肽 直接注射到脊髓液中,单次剂量就能提供缓解。十年后,一群研究人员在锥形蜗牛毒液中发现了一种胰岛素,该胰岛素 为糖尿病药物的开发提供了见解。
今年3月,科学家们在哥本哈根大学 锁定了一种新的锥形蜗牛毒素。这种从C. rolani 毒液中分离出来的化合物,模仿了一种具有多种生物功能的人体激素。尽管其生物医学潜力仍未开发,但这种化学物质在动物试验中已显示出作为镇痛剂的巨大前景。如果一切顺利,它有一天可能成为管理慢性疼痛的阿片类药物的替代品。
化学侦探工作
当哥本哈根大学研究的主要研究员、博士生 Bea Ramiro 开始这项研究时,她凭着直觉行事。尽管生产齐考诺肽的锥形蜗牛Conus magus 很容易在浅水中捕获,但 Ramiro 的目标是那些偏爱更深、更黑暗水域的锥形蜗牛谱系。至今,人们对它们的行为知之甚少。
Ramiro 说:“我们可以获取大量关于外太空的信息,但要观察生活在深海中的生物却非常困难。”
即便如此,现有的文献也引起了 Ramiro 的兴趣。像C. magus 这样的蜗牛通过一种被称为“刺杀并缠绕”的方法捕食。本质上,蜗牛伸出一个长而细的带刺附肢,刺中猎物并引起“快速化学电击”。然后它会将鱼拖回来并整个吞下。
相比之下,包括C. rolani 在内的深水蜗牛谱系被认为采用“伏击并评估”的捕食策略。它们的毒液作用缓慢,在较长时间内使鱼失去行动能力,而蜗牛则耐心等待。研究人员推测,毒液的缓慢作用可能表明其成分可作为镇静剂。
最终,出于便利性,科学家们从其他深水近亲中筛选出了C. rolani。Ramiro 与当地渔民团队一起,从索戈德采集了用于该项目的蜗牛。拖了几天的网后,Ramiro 获得的C. rolani 标本比其他任何物种都多。
研究人员开始提取C. rolani 标本的毒液,并将其注射到小鼠体内。效果惊人。在大约一小时内,这些啮齿动物失去了平衡,变得迟缓,然后失去知觉。
Ramiro 说:“起初我以为小鼠已经死了。但它们还在呼吸。只是完全没有反应了。”
在完全镇静几个小时后,小鼠似乎恢复了。至少在小鼠身上,这种毒液是一种强效的麻醉剂。
通过一种称为反相色谱的过程,研究人员确定了C. rolani 毒液中可能导致小鼠出现这些反应的一小部分化学物质。然后,他们追踪了遗传和化学线索,最终确定了目标化合物。最终,他们分离出了一种肽,并将其命名为 Consomatin Ro1。
治愈疼痛的良方?
神秘的 Consomatin Ro1 与生长抑素相似,这是一种在我们感受疼痛方面起着核心作用的激素。但生长抑素在离开人体后极不稳定,而这种来自蜗牛的化合物则更加持久。
哥本哈根大学助理教授 Helena Safavi 说:“毒液化合物必须非常稳定,否则它们就永远无法到达另一个生物体内的目标位置。而且它们也必须能够真正地‘击倒’其他动物。它们通常比我们自身产生的化合物更强效。”
Consomatin Ro1 在止痛方面的作用可能比它模仿的激素更有用。生长抑素通过操纵 G 蛋白偶联受体来调节许多生物功能,而这种毒液类似物则靶向被认为与疼痛感知相关的特定受体。
然而,Safavi 和 Ramiro 仍不满足。他们希望找到一种具有更强效果的类似化合物。
Safavi 说:“它非常稳定,但还可以更强效。我们正在寻找其他锥形蜗牛中可能更强效的化合物。”
进化优化
通过无数代的捕食者与猎物的互动,锥形蜗牛解决了复杂的生物医学问题。Consomatin Ro1 的合成版本在未来许多年内都不会上市,甚至可能永远不会。但它的发现提出了另一个问题:我们与地球上生物一同生活的生物的基因密码中,是否写着解决医学最紧迫问题的答案?很有可能,其中一些答案就在那里。
Safavi 的研究小组可能还会继续深入研究锥形蜗牛毒液。在超过 150 种现存的Conus 物种的毒液中,研究人员只调查了其中少数。
Ramiro 说:“还有太多了。每种锥形蜗牛都有独特的毒液成分,含有数百种化合物。你刚停下一件事,另一件事就引起了你的兴趣。”















