《Toxicon》：Inter-individual variability in equine antibody responses to African snake venoms follows heavy-tailed distributions with implications for antivenom production
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阿德里亚娜·桑切斯（Adriana Sánchez）|保拉·桑切斯（Paola Sánchez）|安德烈斯·桑切斯（Andrés Sánchez）|吉娜·杜兰（Gina Durán）|加布里埃拉·索拉诺（Gabriela Solano）|莫伦·维拉尔塔（Mauren Villal
阿德里亚娜·桑切斯（Adriana Sánchez）|保拉·桑切斯（Paola Sánchez）|安德烈斯·桑切斯（Andrés Sánchez）|吉娜·杜兰（Gina Durán）|加布里埃拉·索拉诺（Gabriela Solano）|莫伦·维拉尔塔（Mauren Villalta）|阿隆·戈麦斯（Aarón Gómez）|何塞·玛丽亚·古铁雷斯（José María Gutiérrez）|吉列尔莫·莱昂（Guillermo León）
哥斯达黎加大学微生物学系克洛多米罗·皮卡多研究所（Instituto Clodomiro Picado），圣何塞（San José），哥斯达黎加
摘要
用于生产蛇毒抗血清的马匹的抗体反应存在显著变异性，但其统计结构及其对工业生产力的影响尚未得到充分研究。在本研究中，我们通过ELISA方法检测了14匹接种了撒哈拉以南非洲地区重要蛇类毒液的马匹的抗血清滴度。为了将抗体水平与血浆产量结合起来，我们计算了累积血浆生产力（Cumulative Plasma Productivity, CPP），方法是将单个血浆体积转换为经滴度校正后的等效值，并根据其校正后的贡献量进行合并。分布分析显示数据呈右偏态、重尾特征，对数正态模型（log-normal model）比严格的帕累托（Pareto, power-law）模型更能拟合这一分布，约20–30%的马匹贡献了近一半的总生产力。排除生产力最低的马匹的血浆并未显著提高血浆池在小鼠模型中的中和毒液的能力，但大幅减少了总血浆体积。虽然不同马群的定量贡献可能有所不同，但在类似实验条件下，这些定性结论具有普遍性。
引言
蛇咬中毒仍然是热带和亚热带地区的一个主要公共卫生问题，特别是在撒哈拉以南非洲地区，该地区因此导致了大量的发病率和死亡率（Afroz等人，2024年）。抗血清（即由接种了蛇毒的马匹血浆制成的多克隆免疫球蛋白制剂）是唯一经过科学验证的蛇咬中毒治疗方法，对于减轻这种被忽视的热带疾病的负担至关重要（世界卫生组织，2017年）。因此，提高高质量抗血清的可获得性和可负担性是一个重要的全球健康优先事项（Gutiérrez，2018年）。
抗血清生产效率的关键决定因素是每匹接种马匹对用作原料的血浆池的贡献。这一贡献取决于两个主要因素：免疫后产生的中和能力以及可以从每匹动物安全采集的血浆体积。这两个参数都存在显著的个体间差异，这些差异受到遗传、生理和免疫因素的影响（Arguedas等人，2022年；Arias-Esquivel等人，2024年）。因此，理解这种变异性对于优化动物选择、改进免疫方案以及设计既能保证产品质量又能维持生产效率的血浆混合策略至关重要。
帕累托原理（Pareto principle，或80/20规则）为描述少数贡献者占据大部分结果的情况提供了一个有用的启发式方法。该原理最初用于描述财富分配（Koch，2007年），后来被应用于各种生物和工业环境中，这些环境的特点是贡献不均衡。在抗血清生产背景下，这意味着一部分马匹可能贡献了大部分的中和能力或可生产的血浆体积。
为了研究马匹对蛇毒抗体的个体间变异性的程度和结构，我们检测了14匹接种了22种具有医学价值的非洲蛇类毒液的马匹的抗体滴度分布情况（Sánchez等人，2024年）。同时，我们将血浆生产力转换为经滴度校正后的血浆体积，并表示为累积血浆生产力（CPP）。通过将抗体水平与血浆体积相结合，并评估选定血浆池在小鼠模型中的中和能力，这一分析为评估个体间的不均衡贡献及其对血浆混合策略和整体抗血清生产效率的实际影响提供了定量框架。
章节片段
伦理考量
所有涉及动物的实验程序都得到了哥斯达黎加大学实验室动物护理和使用机构委员会（CICUA）的批准（批准编号39-20），并遵循了CIOMS关于涉及动物的生物医学研究的国际指导原则（CIOMS，1985年）。马匹被饲养在户外围场中，可以自由采食牧草和饮水，其饲料中添加了适量的蛋白质、维生素和矿物质颗粒。
结果与讨论
在所有五种蛇毒中，抗体滴度在四个免疫-采血周期内均表现出显著的个体内变异性（见补充表S1–S5）。个别马匹在不同时间点的滴度很少保持恒定；相反，其反应波动较大，有些动物早期出现峰值后下降，有些则延迟上升，还有一些保持相对稳定但适度的水平。为了将这些时间波动整合到一个综合指标中……
结论
本研究指出，接种了复杂非洲蛇类毒液混合物的马匹的抗体反应并不遵循均匀或对称的分布模式，而是表现出明显的高尾特性。这一现象在多种蛇毒和独立的免疫周期中都有观察到，强调了一个基本的生物学原理：即使在标准化的免疫方案下，少数动物也对抗血清池的功能性抗体产生了不成比例的贡献。
CRediT作者贡献声明
阿德里亚娜·桑切斯（Adriana Sánchez）：撰写——审稿与编辑、方法学、研究、概念化。保拉·桑切斯（Paola Sánchez）：撰写——审稿与编辑、方法学、研究、概念化。阿隆·戈麦斯（Aarón Gómez）：撰写——审稿与编辑、方法学、数据分析、概念化。何塞·玛丽亚·古铁雷斯（José María Gutiérrez）：撰写——审稿与编辑、初稿撰写、资金争取、数据分析、概念化。吉列尔莫·莱昂（Guillermo León）：撰写——审稿与编辑、初稿撰写、资金争取：
伦理声明
本手稿描述的研究完全符合既定的科学和伦理标准，包括关于实验室动物护理和使用的规定。
伦理声明
本手稿中的实验研究遵循了科学伦理的标准程序，包括实验动物的使用和护理。所有实验均得到了哥斯达黎加大学实验室动物护理和使用机构委员会（CICUA）的批准（文件编号82-08），并符合CIOMS关于涉及动物的生物医学研究的国际指导原则（CIOMS，1986年）。本研究中的大多数实验……
利益冲突声明
? 作者声明他们没有已知的可能影响本文工作的财务冲突或个人关系。
致谢
哥斯达黎加大学 研究办公室的支持 [项目编号741-A0-804和741-C0-523]。作者感谢克洛多米罗·皮卡多研究所（Instituto Clodomiro Picado）同事们的合作。
