• Home
  • Kemi
  • Astronomien
  • Energi
  • Naturen
  • Biologi
  • Fysik
  • Elektronik
  •  science >> Vetenskap >  >> Kemi
    Forskare finner enkelt kopparkomplex stänger botulinumneurotoxinförgiftning

    Clostridium botulinum -bakterien (visas här i kolonier) kan orsaka livsmedelsburna sjukdomar och potentiellt dödliga effekter på grund av neurotoxinet som det producerar. Upphovsman:CDC

    Botulinumneurotoxin är förmodligen mest känt för amerikanerna som BOTOX, en kosmetisk medicin, snarare än som en orsak till potentiellt farliga livsmedelsburna sjukdomar. Mindre känt är att Clostridium botulinum, bakterien som orsakar neurointoxikationen, producerar ett av de mest potenta toxinerna på jorden och klassas som ett potentiellt hot mot bioterror.

    Även om det inte finns något botemedel - och botulismbehandlingsalternativen är begränsade - kan en serendipitös upptäckt av forskare vid The Scripps Research Institute (TSRI) tillhandahålla en ny terapi som kan stoppa neurotoxinet även om det är allvarligare, avancerade handlingsstadier. Fyndet, baserat på gnagarstudier, publicerades nyligen i Journal of the American Chemical Society .

    Ledande forskare Kim Janda, Ely R. Callaway, Jr. professor i kemi vid TSRI, sa att han bestämde sig för att utforska botulism neurotoxin på grund av dess försvagande och livshotande effekter, såväl som dess fara som ett potentiellt bioterrorismmedel. "Det är på samma nivå som mjältbrand, Plåga, Ebola och andra kategori A -prioriterade patogener, "Janda sa, med hänvisning till Centers for Disease Control and Prevention (CDC):s lista över biologiska ämnen som är av största vikt. "Men det finns inget ens i fas I -kliniska prövningar."

    Botulism är en sällsynt men allvarlig sjukdom som angriper kroppens förmåga att signalera till muskler. Symtomen inkluderar suddig syn, sluddrigt tal, muskelsvaghet och svårigheter att svälja. Det kan leda till förlamning i hela kroppen, och till och med döden genom att påverka patientens andningsförmåga. Enligt CDC, botulism överförs främst genom mat eller sår som infekterats av botulismbakterierna, som lever i miljön. I extremt små doser, botulismstoxinet injiceras för medicinska ändamål, som att lindra spasticitet, och som en kosmetisk rynkbehandling.

    För att upptäcka potentiella hämmare av toxinet, Janda och hans forskargrupp screenade triazolföreningar mot botulinum neurotoxin lätta kedja, ett proteolytiskt enzym som stör neuronal signalering till muskler. Triazolerna syntetiserades med hjälp av klickkemi-en metod utvecklad av TSRI-professor och nobelpristagare K. Barry Sharpless i mitten av 1990-talet. Paul Bremer, en doktorand som arbetar i Jandas laboratorium och studiens första författare, sa att de träffade på en triazolförening som tillhandahålls av Sharpless laboratorium som tycktes kraftigt hämma toxinljuskedjan i en enzymatisk analys.

    Ytterligare tester avslöjade en överraskning. "Vi hade hittat vad vi trodde var aktiva klickföreningar, men egentligen var de bara aktiva på grund av koppar, "Sa Bremer. Koppar används som katalysator för att åstadkomma klickkemi och spårmängder förväntas inte visa aktivitet i en bioanalys, han förklarade. "Vid ytterligare experiment, det kom som en fullständig överraskning att koppar ganska starkt hämmade enzymet. "

    Forskarna hade av misstag landat på en potentiell ny behandling för typ A av neurotoxinet, den vanligaste och dödligaste orsaken till mänsklig botulism, med kopparklorid, en billig, lättillgängligt metallsalt som den aktiva ingrediensen.

    Nästa, forskarna utformade molekyler som kallas ligander för att fungera som leveransbärare för koppar till neuronala celler, ett viktigt steg för att översätta kopparens terapeutiska verkan till biologiska system. TSRI-teamet skickade sedan sina ligand-kopparkomplex till sina studiemedarbetare vid University of Wisconsin-Madison, som administrerade det till möss. Föreningen förlängde djurens liv, även när de fick dödliga doser av toxinet.

    Forskarna sa att ytterligare djurförsök behövs för att bestämma optimal dos, doseringsfrekvens och andra faktorer. Janda sa att kliniska prövningar för att bevisa effekt inte kan göras hos människor på grund av farorna med botulinumneurotoxicitet. Dock, kopparkomplexets säkerhet kan valideras genom flera andra kliniska prövningar som redan pågår för olika användningsområden, han lade till.

    Om det visar sig vara säkert, Bremer sa att kopparterapin kan ge en mer effektiv behandling än befintliga metoder för botulism. För närvarande, botulism drabbas av en anti-toxin medicin som kan inaktivera toxinet som cirkulerar i deras system, därigenom förhindras ytterligare förgiftning. Dock, antitoxinet kan inte vända på förhand befintlig förlamning eftersom toxinet verkar inuti cellerna. Följaktligen, sjukdomens återhämtning kan vara långsam, och förlamning kan ta veckor eller månader att bli av.

    "Antitoxinet är antikroppsbaserat, vilket betyder att det bara fungerar utanför cellerna, "sa Janda." Denna nya terapi kan lätt komma in i celler där den kan attackera det etiologiska medlet, ett proteas, som är ansvarig för förlamning sett från neurotoxinet. "

    Forskarna noterade också att studien ytterligare visar behovet av att utforska metaller för terapeutisk användning. Metaller används inte ofta i läkemedelsdesign på grund av oro över toxicitet och specifik inriktning jämfört med organiska föreningar. Dock, flera metallbaserade terapier finns redan. Till exempel, guld används i behandlingar för vissa cancerformer och reumatoid artrit, medan andra metallbaserade behandlingar för närvarande pågår i kliniska prövningar.

    "Detta är typ av underskattade läkemedel, "sa Bremer." Vårt arbete visar behovet av att utforska deras potential ytterligare. "


    © Vetenskap https://sv.scienceaq.com