Le lumache cono hanno ispirato gli umani per secoli. Le comunità costiere hanno spesso scambiato le loro bellissime conchiglie come denaro e le hanno messe in gioielli. Molti artisti, compreso Rembrandt, li hanno rappresentati in schizzi e dipinti. Ora, gli scienziati del National Institute of Standards and Technology (NIST) stanno trovando questi predatori mortali stimolanti, pure, mentre cercano nuovi modi per curare vecchi problemi medici usando le lumache velenose come modelli.

"Questo è lo stesso veleno usato per uccidere i dinosauri in 'Jurassic Park, '" dice il biochimico del NIST Frank Marí, con una risatina. "È roba spaventosa, ma quel potere potrebbe essere usato per un diverso tipo di bene nella vita reale."

Come tutti gli scienziati del NIST, Mari misura le cose. Nello specifico, misura l'RNA e le proteine ​​associate al lavoro all'interno degli animali marini. Poiché la tecnologia è migliorata nel corso degli anni, lui e il suo team sono diventati più capaci di esaminare, analizzare e catalogare le molecole all'opera in alcune delle creature meno conosciute dell'oceano, comprese le lumache cono. Quest'anno, il suo laboratorio ha fatto diverse scoperte significative sul loro veleno, scoperte che potrebbero portare allo sviluppo di nuovi farmaci per malattie difficili da trattare. Imitando il modo in cui questi piccoli, creature tranquille rilasciano veleno, gli scienziati potrebbero essere in grado di fornire cure migliori.

In un dato giorno, Marí può essere trovata camminare su e giù per le file di acquari gorgoglianti presso l'Hollings Marine Laboratory a Charleston, Carolina del Sud, controllando le 60 lumache cono individuali che hanno vissuto nel suo laboratorio negli ultimi 15 anni. Una volta a settimana, lui e il suo staff fanno con loro una sorta di delicata trattativa, scambiare un pesce morto con una dose di veleno da raccogliere in un tubo e conservarla per l'uso in misurazioni e indagini scientifiche in corso.

"Le lumache a cono sono così insolite, " Marí dice. "Non sono davvero come qualsiasi altra creatura sulla Terra, e lavorare con loro è quasi come lavorare con un extraterrestre. Ma è anche divertente. Il sistema delle lumache a cono è come un negozio di caramelle per uno come me".

Più di 800 specie di lumache cono sono state trovate in tutto il mondo, per lo più in caldo, zone tropicali. sono solitari, creature senza volto e non aggressive, ma pungerà sulla difensiva se raccolto da un inconsapevole collezionista di conchiglie. Le lumache a cono più piccole impartiscono un pungiglione potente quanto quello di un'ape, ma il pungiglione di specie più grandi può uccidere un essere umano adulto in poche ore. Si pensa che la lumaca cono più letale sia la "lumaca sigaretta" dell'Indo-Pacifico, una lumaca lunga circa quanto il pollice di un uomo che può rilasciare una tossina così forte che avresti solo il tempo di finire una sigaretta prima di morire per il suo attacco.

Sebbene la sua collezione includa diverse specie, L'area di interesse speciale di Marí è la lumaca cono viola ( Conus purpurascens ). È una creatura che si trova principalmente nelle acque costiere del Pacifico orientale al largo del Golfo di California fino al Perù e al largo delle isole Galapagos, muovendosi lentamente lungo il fondo roccioso dove cresce fino a raggiungere una lunghezza di pochi centimetri. Come tutte le lumache del Conus genere, questi animali notturni sono comuni, ma spesso non vengono visti dai bagnanti occasionali.

Nonostante le loro tendenze lente, queste lumache si sono evolute per cacciare abilmente animali molto più veloci al buio sparando un singolo dente arpione in altre lumache, pesci e vermi. Una volta iniettato, la preda diventa istantaneamente paralizzata e incapace di fuggire. La lumaca poi tira lentamente il pasto immobilizzato all'interno del suo guscio per essere digerito, totale. Ogni dente viene scartato dopo l'uso e immediatamente sostituito da un altro. Alcune lumache a cono viaggiano con una ventina di questi denti incorporati nei loro sistemi, carico e pronto per essere sparato quando il prossimo pasto capita di nuotare insieme.

Nel suo stato originario, il veleno di cono di lumaca ovviamente non sarebbe un ottimo trattamento per i disturbi umani. Ma disimballandolo un po' alla volta e misurando ogni componente a livello molecolare, Marí e il suo team mirano a capire e catalogare come ogni aspetto di questo veleno fa il suo lavoro.

"Ci sono molte cose che stiamo imparando su di loro, "dice Mari.

Come mai, ad esempio, il veleno di cono di lumaca è in grado di penetrare così rapidamente nel sistema nervoso di un altro animale? E come fa a paralizzare una vittima in modo così efficace? Ancora più sconcertante, alcune singole lumache a cono viola non sono affatto tossiche, che Marí pensa possa essere correlato alle fasi di sviluppo delle lumache.

Le risposte a tutte queste domande sulla lumaca potrebbero essere utilizzate per creare nuovi farmaci che si muovono attraverso il corpo di un paziente in modo più rapido ed efficiente, come nuovi tipi di insulina per il trattamento del diabete o migliori trattamenti per malattie neurologiche come l'Alzheimer. Alcuni pensano che la ricerca sul veleno possa fornire nuovi sistemi di somministrazione di farmaci che mirerebbero a ridurre le forme di cancro a rapida diffusione. Altri vogliono usare gli ingredienti del veleno per il trattamento della dipendenza. Un componente del veleno di lumaca di cono è stato persino utilizzato nelle creme antirughe ora sul mercato che mettono il potere dell'infiammazione a lavorare sotto la pelle, gonfiando pieghe e linee sottili sui volti umani.

Per un articolo appena pubblicato su Rapporti scientifici , Marí e il suo team hanno utilizzato le tossine delle lumache dei coni come sonde molecolari per identificare un'importante sovrapposizione tra il sistema immunitario e il sistema nervoso centrale negli esseri umani. Il loro lavoro ha dimostrato per la prima volta che una classica tossina, solitamente associata al sistema nervoso centrale, può avere un impatto anche sul sistema immunitario, per cui alcune cellule vengono segnalate in modi specifici una volta che determinati tipi di peptidi di lumaca cono, note come conotossine, entrare nel corpo. Le nuove informazioni possono aiutare nello sviluppo di terapie per l'eradicazione gastrica, tumori al seno e ai polmoni, così come nel controllo della tubercolosi, poiché tutte queste malattie innescano la sovrapproduzione di alcune cellule. Piuttosto che usare la tossina come una vera cura, il lavoro fornirebbe una tabella di marcia per comprendere meglio (e forse controllare) la crescita delle cellule indesiderabili.

Per un altro studio pubblicato di recente su Giornale di proteomica ; e il suo team ha lavorato all'isolamento e alla caratterizzazione di un enzima nel veleno della lumaca chiamato Conohyal-P1. Hanno usato uno spettrometro di massa ad altissima risoluzione, uno degli strumenti più potenti disponibili per identificare e contare le proteine ​​in un campione. Un enzima simile si trova sia nel pesce leone che nel veleno delle api. Sorprendentemente, si trova anche in molti tipi di sperma di mammiferi, dove aiuta a indebolire le pareti cellulari delle ovaie e facilitare l'ingresso dello sperma e la riproduzione di successo.

"Sapevamo che questo enzima era in grado di abbattere il tessuto extracellulare, "dice Mari, riferito alle membrane più esterne delle cellule. "Ora siamo stati in grado di valutare attentamente l'attività dell'enzima affinché chiunque possa utilizzarlo in lavori futuri. Inoltre, abbiamo identificato un nuovo sottotipo che non era conosciuto prima."

In un terzo documento, pubblicato di recente sulla rivista Neurofarmacologia , Marí e il suo team hanno valutato le tossine nel veleno della lumaca cono testandole sul sistema nervoso centrale dei moscerini della frutta. Sebbene il moscerino della frutta sia molto diverso dagli umani in molti modi, il suo sistema nervoso centrale può fornire un ottimo modello per un'ampia varietà di studi medici perché la struttura di base delle cellule nel cervello dei moscerini della frutta è simile alla struttura delle cellule nel cervello umano. Così, se una cellula cerebrale del moscerino della frutta reagisce in un modo, gli scienziati sanno che una cellula umana lo farà, pure.

Il team di Marí voleva specificamente sapere come le conotossine interagiscono con una varietà di bersagli molecolari nel sistema nervoso delle loro prede. Il veleno di lumaca cono viola contiene un gran numero di questi mattoni proteici, più di 2, 000 di loro.

"Il veleno è incredibilmente complesso, " Marí dice. "Volevamo rispondere alla domanda:quali parti potrebbero essere usate come medicina?"

In questo caso, hanno scoperto che la risposta delle mosche alle iniezioni di veleno di lumaca di cono ha avuto luogo principalmente nei recettori che regolano il movimento muscolare e la dipendenza. Tali dettagli potrebbero essere utili nello sviluppo di nuovi farmaci per il morbo di Parkinson, che spesso devasta il sistema muscolo-scheletrico, compromettendo la capacità del paziente di controllare i movimenti di base del corpo. Potrebbe anche aiutare con lo sviluppo di trattamenti efficaci per la dipendenza da nicotina.

"Il modello su un guscio di lumaca cono è molto bello, " dice Marí. "Ma penso che la biologia e la biochimica siano ancora più belle, e mentre esploriamo tutti i diversi aspetti del veleno, possiamo aprire tutti i tipi di nuove opportunità per uso medico. Siamo finalmente in grado di decifrare il codice".