Kottesniglar har inspirerat människor i århundraden. Kustsamhällen har ofta bytt sina vackra skal som pengar och lagt dem i smycken. Många artister, inklusive Rembrandt, har visat dem i skisser och målningar. Nu, forskare vid National Institute of Standards and Technology (NIST) finner dessa dödliga rovdjur inspirerande, för, när de söker nya sätt att bota gamla medicinska problem med de giftiga sniglarna som förebilder.

"Detta är samma gift som används för att döda dinosaurier i Jurassic Park, '" säger NIST-biokemisten Frank Marí, med ett skratt. "Det är läskigt, men den kraften skulle kunna användas för en annan sorts nytta i verkliga livet."

Som alla NIST-forskare, Marí mäter saker. Specifikt, han mäter RNA och de associerade proteinerna som fungerar i marina djur. Allt eftersom tekniken har förbättrats under åren, han och hans team har blivit bättre på att undersöka, analysera och katalogisera molekylerna som arbetar i några av havets mindre kända varelser, inklusive kottesniglar. Det här året, hans labb gjorde flera viktiga upptäckter om deras gift, upptäckter som i slutändan kan leda till utvecklingen av nya läkemedel för svårbehandlade sjukdomar. Genom att imitera hur dessa små, tysta varelser levererar gift, forskare kan kanske bättre leverera botemedel.

Vilken dag som helst, Marí kan hittas gå upp och ner i raderna av sprudlande akvarietankar vid Hollings Marine Laboratory i Charleston, South Carolina, kontrollerar de 60 individuella konsniglar som har bott i hans labb de senaste 15 åren. En gång i veckan, han och hans personal gör en sorts delikat förhandling med dem, handla en död fisk mot en dos gift som ska samlas i ett rör och förvaras för användning i pågående vetenskapliga mätningar och undersökningar.

"Konsniglar är så ovanliga, " säger Marí. "De är inte riktigt som alla andra varelser på jorden, och att arbeta med dem är nästan som att arbeta med en utomjordisk. Men det är också roligt. Konsnigelsystemet är som en godisbutik för någon som mig."

Mer än 800 arter av kottesniglar har hittats över hela världen, mestadels i varmare, tropiska områden. De är tillbakadragna, ansiktslösa varelser och inte aggressiva, men kommer att svida defensivt när den plockas upp av en ovetande skalsamlare. De minsta kottesnäckorna ger ett stick som är ungefär lika kraftfullt som ett bistick, men sting av större arter kan döda en vuxen människa på några timmar. Den dödligaste konsnigeln tros vara "cigarettsnigeln" i Indo-Stillahavsområdet, en snigel som är ungefär lika lång som en mans tumme som kan leverera ett toxin så starkt att du bara skulle hinna sluta en cigarett innan du dör av attacken.

Även om hans samling inkluderar flera arter, Marís speciella fokusområde är den lila kottesnigeln ( Conus purpurascens ). Det är en varelse som mestadels finns i kustvattnen i östra Stilla havet utanför Kaliforniens golf ner till Peru och offshore runt Galapagosöarna, rör sig långsamt längs den steniga botten där den växer till att bli några centimeter lång. Som alla sniglar från Conus släkte, dessa nattdjur är vanliga, men går ofta osynligt för avslappnade strandgäster.

Trots sina egna långsamma tendenser, dessa sniglar har utvecklats för att skickligt jaga mycket snabbare djur i mörker genom att skjuta en enda harpunliknande tand mot andra sniglar, fisk och maskar. Efter injicering, bytet blir omedelbart förlamat och oförmöget att ta sig undan. Snigeln drar sedan långsamt den immobiliserade måltiden in i sitt skal för att smältas, hela. Varje tand kasseras efter användning och ersätts omedelbart av en annan. Vissa konsniglar reser med 20 eller så av dessa tänder inbäddade i sina system, laddad och redo att avfyras när nästa måltid råkar simma med.

I sitt hemland, konsnigelgift skulle uppenbarligen inte vara en bra behandling för mänskliga åkommor. Men genom att packa upp det bit för bit och mäta varje komponent på molekylär nivå, Marí och hans team strävar efter att förstå och katalogisera hur varje aspekt av detta gift gör sitt jobb.

"Det är mycket vi bara lär oss om dem, " säger Marí.

Varför, till exempel, kan konsnigelgift tränga in i ett annat djurs nervsystem så snabbt? Och hur förlamar det ett offer så effektivt? Ännu mer förbryllande, vissa individuella lila kottesniglar är inte alls giftiga, vilket Marí tror kan vara relaterat till utvecklingsstadier hos sniglarna.

Svaren på alla dessa frågor om konsnigel skulle kunna användas för att skapa nya mediciner som rör sig genom en patients kropp på ett snabbare och mer effektivt sätt, som nya typer av insulin för behandling av diabetes eller bättre behandlingar för neurologiska sjukdomar som Alzheimers. Vissa tror att giftforskning kan tillhandahålla nya leveranssystem för läkemedel som syftar till att begränsa snabbt spridande former av cancer. Andra vill använda giftets ingredienser för behandling av missbruk. En komponent av konsnigelgift har till och med använts i krämer mot rynkor som nu finns på marknaden som sätter inflammationens kraft att arbeta under huden, blåser ut veck och fina linjer i mänskliga ansikten.

För en tidning som just publicerats i Vetenskapliga rapporter , Marí och hans team använde konsnigelgifter som molekylära sonder för att identifiera en viktig överlappning mellan immunsystemet och centrala nervsystemet hos människor. Deras arbete visade för första gången att ett klassiskt toxin - ett som vanligtvis förknippas med det centrala nervsystemet - också kan ha en inverkan på immunsystemet, varvid vissa celler signaleras på specifika sätt när vissa typer av konsnigelpeptider, kända som konotoxiner, gå in i kroppen. Den nya informationen kan hjälpa till med utvecklingen av terapier för att utrota mag-, bröst- och lungcancer, såväl som vid kontroll av tuberkulos, eftersom alla dessa sjukdomar utlöser överproduktion av vissa celler. Istället för att använda toxinet som ett verkligt botemedel, arbetet skulle ge en färdplan för bättre förståelse (och kanske kontrollera) tillväxten av oönskade celler.

För en annan studie publicerad nyligen i Journal of Proteomics ; och hans team arbetade med isolering och karakterisering av ett enzym i konsnigelgiftet som heter Conohyal-P1. De använde en ultrahögupplöst masspektrometer, ett av de mest kraftfulla verktygen som finns för att identifiera och räkna proteiner i ett prov. Ett liknande enzym finns i både lejonfisk och bigift. Förvånande, det finns också i många typer av däggdjursspermier, där det hjälper till att försvaga cellväggarna i äggstockarna och underlätta inträde av spermier och framgångsrik reproduktion.

"Vi visste att detta enzym kunde bryta ner extracellulär vävnad, säger Mari, hänvisar till de yttersta membranen av celler. "Vi har nu kunnat noggrant utvärdera enzymets aktivitet för alla att använda i framtida arbete. Dessutom, vi har identifierat en ny undertyp som inte hade varit känd tidigare."

I en tredje tidning, publicerades nyligen i tidskriften Neurofarmakologi , Marí och hans team utvärderade gifter i konsnigelgiftet genom att testa dem på fruktflugornas centrala nervsystem. Även om fruktflugan skiljer sig mycket från människor på många sätt, dess centrala nervsystem kan utgöra en bra modell för en mängd olika medicinska studier eftersom den grundläggande strukturen hos celler i fruktflugans hjärnor liknar strukturen hos celler i mänskliga hjärnor. Så, om en fruktfluga hjärncell reagerar på ett sätt, forskare vet att en mänsklig cell kommer för.

Marís team ville specifikt veta hur konotoxiner interagerar med en mängd olika molekylära mål i nervsystemet hos deras bytesdjur. Lila kon snigelgift innehåller ett stort antal av dessa proteinbyggstenar, mer än 2, 000 av dem.

"Giftet är otroligt komplext, " säger Marí. "Vi ville svara på frågan:vilka delar kan användas som medicin?"

I detta fall, de fann att flugornas svar på injektioner av konsnigelgift främst skedde i de receptorer som styr muskelrörelser och beroende. Sådana detaljer kan vara användbara vid utvecklingen av nya läkemedel mot Parkinsons sjukdom, som ofta härjar muskel-skelettsystemet, försämrar en patients förmåga att kontrollera grundläggande kroppsrörelser. Det kan också hjälpa till med utvecklingen av effektiva behandlingar för nikotinberoende.

"Mönstret på ett konsnigelskal är väldigt vackert, " säger Marí. "Men jag tycker att biologin och biokemin är ännu vackrare, och när vi utforskar alla olika aspekter av giftet, vi kan öppna alla möjliga nya möjligheter för medicinsk användning. Vi kan äntligen knäcka koden."