Abstract The monocled cobra ( Naja kaouthia ) is one of the most feared snakes in Southeast Asia. It is a highly dangerous species with a potent venom deriving its toxicity predominantly from abundant long-chain α-neurotoxins. The only specific treatment for snakebite envenoming is antivenom, which is based on animal-derived polyclonal antibodies. Despite the lifesaving importance of these medicines over the past 120 years, and their ongoing role in combating snakebite disease, major limitations in safety, supply consistency, and efficacy creates a need for a new generation of improved treatments based on modern biotechnological techniques. Here, we describe the initial discovery and subsequent optimization of a recombinant human monoclonal immunoglobin G (IgG) antibody against α-cobratoxin using phage display technology. Affinity maturation of the parental antibody by light chain-shuffling resulted in an 8-fold increase in affinity, translating to a significant increase in in vitro neutralization potency and in vivo efficacy. While the parental antibody prolonged survival of mice challenged with purified α-cobratoxin, the optimized antibody prevented lethality when incubated with N. kaouthia whole venom prior to intravenous injection. This study is the first to demonstrate neutralization of whole snake venom by a single recombinant monoclonal antibody. Importantly, this suggests that for venoms whose toxicity relies on a single predominant toxin group, such as that of N. kaouthia , as little as one monoclonal antibody may be sufficient to prevent lethality, thus providing a tantalizing prospect of bringing recombinant antivenoms based on human monoclonal or oligoclonal antibodies to the clinic. One Sentence Summary A recombinant human monoclonal immunoglobulin G antibody, discovered and optimized using in vitro methods, was demonstrated to neutralize the lethal effect of whole venom from the monocled cobra in mice via abrogation of α-neurotoxin-mediated neurotoxicity.

Abstract Snakebite envenoming continues to claim many lives across the globe, necessitating the development of improved therapies. To this end, human monoclonal antibodies may possess advantages over current plasma-derived antivenoms by offering superior safety and improved neutralization capacity. However, as new antivenom products may need to be polyvalent, i.e ., target multiple different snake species, without dramatically increasing dose or cost of manufacture, such monoclonal antibodies need to be broadly-neutralizing. Here, we report the establishment of a pipeline for the discovery of high affinity broadly-neutralizing human monoclonal antibodies. We further demonstrate its utility by discovering an antibody that can prevent lethality induced by N. kaouthia whole venom at an unprecedented low molar ratio of one antibody per toxin, and which also prolongs survival of mice injected with Dendroaspis polylepis or Ophiophagus hannah whole venoms.

Abstract New treatments that circumvent the pitfalls of traditional antivenom therapies are critical to address the problem of snakebite globally. Numerous snake venom toxin inhibitors have shown promising cross-species neutralization of medically significant venom toxins in vivo and in vitro . The development of high-throughput approaches for the screening of such inhibitors could accelerate their identification, testing, and implementation, and thus holds exciting potential for improving the treatments and outcomes of snakebite envenomation worldwide. Energetics-based proteomic approaches, including Thermal Proteome Profiling (TPP) and Proteome Integral Solubility Alteration (PISA), assays represent “deep proteomics” methods for high throughput, proteome-wide identification of drug targets and ligands. In the following study, we apply TPP and PISA methods to characterize the interactions between venom toxin proteoforms in Crotalus atrox (Western Diamondback Rattlesnake) and the snake venom metalloprotease (SVMP) inhibitor marimastat. We investigate its venom proteome-wide effects and characterize its interactions with specific SVMP proteoforms, as well as its potential targeting of non-SVMP venom toxin families. We also compare the performance of PISA thermal window and soluble supernatant with insoluble precipitate using two inhibitor concentrations, providing the first demonstration of the utility of a sensitive high-throughput PISA-based approach to assess the direct targets of small molecule inhibitors for snake venom.

Phospholipases A2 (PLA2s) are a major component of snake venoms. Some of them cause severe muscle necrosis through a still unknown mechanism. Phospholipid hydrolysis is a possible explanation of their toxic action, but catalytic and toxic properties of PLA2s are not directly connected. In addition, viperid venoms contain PLA2-like proteins, which are very toxic even if they lack catalytic activity due to a critical mutation in position 49. Nucleolin, a main component of the nucleolus, is a disordered protein involved in many protein assembly and phase separation phenomena. In some circumstances nucleolin is exposed on the cell surface from where it is involved in the internalization of many ligands. In this work we demonstrate that Bothrops asper myotoxin II (Mt-II), a Lys49 PLA2-like toxin, interacts with, and is internalized in cells by nucleolin. The internalization process is functional to the toxicity of the protein, as both an antibody and an aptamer specific for nucleolin protect cells from intoxication. We identified central RRM and the C-terminal R/F-GG domain of nucleolin as the regions involved in the interaction with Mt-II. Finally we observed that Mt-II forms, on the cell surface, amyloid-like assemblies that colocalize with nucleolin and that can be involved in the activation of the internalization process. The presence, in the three dimensional structure of Mt-II and related PLA2 homologues, of four exposed loops enriched in prion-like amino acid sequences reinforces this hypothesis.

Snake venoms are a complex mixture of proteins and polypeptides that represent a valuable source of potential molecular tools for understanding physiological processes for the development of new drugs. In this study two major PLA

Background The venom of Bothrops lanceolatus, a viperid species endemic to the Lesser Antillean Island of Martinique, induces a unique clinical manifestation, i.e., thrombosis. Previous clinical observations indicate that thromboses are more common in patients bitten by juvenile specimens. There is a need to develop an experimental model of this effect in order to study the mechanisms involved. Methodology/principal findings The venoms of juvenile and adult specimens of B. lanceolatus were compared by (a) describing their proteome, (b) assessing their ability to induced thrombosis in a mouse model, and (c) evaluating their in vitro procoagulant activity and in vivo hemostasis alterations. Venom proteomes of juvenile and adult specimens were highly similar. When injected by the intraperitoneal (i.p.) route, the venom of juvenile specimens induced the formation of abundant thrombi in the pulmonary vasculature, whereas this effect was less frequent in the case of adult venom. Thrombosis was not abrogated by the metalloproteinase inhibitor Batimastat. Both venoms showed a weak in vitro procoagulant effect on citrated mouse plasma and bovine fibrinogen. When administered intravenously (i.v.) venoms did not affect classical clotting tests (prothrombin time and activated partial thromboplastin time) but caused a partial drop in fibrinogen concentration. The venom of juvenile specimens induced partial alterations in some rotational thromboelastometry parameters after i.v. injection. No alterations in coagulation tests were observed when venoms were administered i.p., but juvenile and adult venoms induced a marked thrombocytopenia. Conclusions/significance An experimental model of the thrombotic effect induced by B. lanceolatus venom was developed. This effect is more pronounced in the case of venom of juvenile specimens, despite the observation that juvenile and adult venom proteomes are similar. Adult and juvenile venoms do not induce a consumption coagulopathy characteristic of other Bothrops sp venoms. Both venoms induce a conspicuous thrombocytopenia. This experimental model reproduces the main clinical findings described in these envenomings and should be useful to understand the mechanisms of this thrombotic effect.

This study investigated the intraspecific and interspecific variability in the venom effects of Agkistrodon viperid snake species and subspecies (eleven venoms total) on plasma clotting times, fibrinogen levels, and fibrin clot strength. Significant delays in plasma clotting time were observed for A. conanti, A. contortrix mokasen, A. contortrix phaeogaster, A. howardgloydi, A. piscivorus leucostoma, and A. piscivorus piscivorus. Notably, the phylogenetically disjunct lineages A. conanti, A. contortrix mokasen, and A. howardgloydi exhibited the most potent anticoagulant effects, indicating the independent amplification of a basal trait. Inhibition assays with the activated clotting enzymes Factors XIa, IXa, Xa, and IIa (thrombin) revealed that FXa inhibition is another basal trait amplified independently on multiple occasions within the genus, but with A. howardgloydi, notably more potent than all others. Phospholipid degradation and zymogen destruction were identified as mechanisms underlying the variability in venom effects observed experimentally and in previous clinical reports. Thromboelastography demonstrated that the venoms did not clot fibrinogen directly but affected fibrin clot strength by damaging fibrinogen and that thrombin was subsequently only able to cleave into weak, unstable clots. The ability to activate Protein C, an endogenous anticoagulant enzyme, varied across species, with some venoms exceeding that of A. contortrix contortrix, which previously yielded the protein diagnostic agent Protac®. Phylogenetic analysis suggested that both fibrinogen degradation and Protein C activation were each amplified multiple times within the genus, albeit with negative correlation between these two modes of action. This study highlights the evolutionary, clinical, and biodiscovery implications of venom variability in the Agkistrodon species, underscoring their dynamic evolution, emphasising the need for tailored clinical approaches, and highlighting the potential for novel diagnostic and therapeutic developments inspired by the unique properties of snake venoms.

Abstract Background The genus Metlapilcoatlus was recently erected to include six species of stout venomous snakes, known as the jumping pitvipers, which inhabit mountainous areas of Mesoamerica. This group maintains affinity with Atropoides picadoi, another jumping pitviper with restricted distribution in Costa Rica and Panama. Although the venom of A. picadoi and a couple of Metlapilcoatlus species has previously been characterized, little is known about the interspecific and intraspecific variation of the other species that comprise the genus. In this work, we characterize the venoms of five out of the six species that make up the genus Metlapilcoatlus: Metlapilcoatlus indomitus, Metlapilcoatlus mexicanus, Metlapilcoatlus nummifer, Metlapilcoatlus occiduus and Metlapilcoatlus olmec, and for three of them, we analyze whether ontogenetic change occurs in the composition of their venoms. Additionally, we evaluated the cross-neutralizing capacity of the antivenom PoliVal-ICP used in Central American countries to treat viper envenomation. Methods We utilized sodium dodecyl sulfate–polyacrylamide gel electrophoresis and reverse-phase HPLC for venom characterization. Toxin identification was conducted using a bottom-up shotgun proteomic approach. We also estimated venom toxicity based on average lethality estimates in a murine model. The PoliVal-ICP neutralizing capacity on lethal activity was evaluated for all venoms. Using the venom of M. mexicanus as a model, we also tested the neutralizing capacity of this antivenom on hemorrhagic, myotoxic, proteolytic, phospholipase and coagulant activities. Results Our analysis revealed that the venoms of jumping vipers are composed of proteins belonging to approximately 8−17 families, typically shared with other crotalines. Despite these general similarities, we observed variations at both intraspecific, including ontogenetic, and interspecific levels in venom composition and toxicity. The chromatographic pattern of Metlapilcoatlus venom exhibited peaks in the PLA2/PLA2-like eluting region, likely responsible for the myotoxic activity of these venoms. By contrast, these peaks were almost negligible in the chromatogram of A. picadoi, whose venom is significantly more hemorrhagic. Among the Metlapilcoatlus species, M. indomitus venom stood out as notably different from the others, and it was also the most lethal. The antivenom demonstrated its effectiveness in neutralizing the lethal activity of all the venoms tested, as well as the various biological activities studied in the venom of M. mexicanus. Conclusions Beyond the scope of the variation revealed here, our preclinical results demonstrate that PoliVal-ICP antivenom effectively neutralizes toxins from the venom of all Mesoamerican jumping vipers, despite not including venom from any of them in its immunization mixture. This cross-neutralization capacity predicts ICP antivenom's effectiveness in treating snake envenoming in the Neotropical region.

Abstract Open Access (OA) model in scientific journals has brought about a range of benefits in terms of information accessibility. However, the high costs associated with Article Processing Charges (APCs) have posed a significant challenge for many scientists, leaving them in a ‘limbo’, where their ability to publish in reputable journals is contingent upon their financial capacity. Here, we intend to highlight the challenges faced by Latin American scientists that have arisen as a direct consequence of the implementation of the OA, specifically: (i) difficulties in disseminating our scientific work due to the impossibility of covering the high APCs imposed by journals, and (ii) the strong emergence and consolidation in our region of publishers with predatory practices. We urge the scientific community to establish policies that contribute to equity in OA models and to defend the right of Latin American scientists not only to read science freely but also to be read.