Ett team som inkluderar Rutgers-forskare har designat ett syntetiskt protein som snabbt upptäcker molekyler av ett dödligt nervgift som har klassificerats av FN som ett massförstörelsevapen och som kan användas i en kemisk krigsattack.

Denna utveckling kan bana väg för en ny generation av skräddarsydda biosensorer och behandlingar som kan användas mot det kemiska krigföringsmedlet VX, sa forskare.

Som beskrivs i Science Advances , skapade teamet proteinet genom en speciell design på höghastighetsdatorer i Rutgers laboratorier.

"Vi har gjort ett artificiellt protein som binder ett kemiskt mål - i det här fallet VX-nervgiften", säger Vikas Nanda, en författare till studien och en forskare vid Rutgers Center for Advanced Biotechnology and Medicine (CABM). "Vi ville designa den för att generera en signal som kunde kopplas till en enhet, vilket gör en biosensor för kemiska vapen. Och vi har kunnat uppnå det."

VX är en luktfri, smaklös, mänskligt tillverkad kemisk förening som är den mest giftiga och snabbverkande av någon av de kända kemiska krigföringsmedlen. Det fungerar genom att attackera nervsystemet, vilket orsakar muskelförlamning och dödsfall via kvävning inom några minuter. Eftersom VX är klassificerat som ett massförstörelsevapen förbjuds länder att lagra det. Däremot tillåts nationer att lagra små mängder för forskning.

Rutgers-teamet designade proteinet för att ha en hålighet i mitten som matchade den exakta formen och kemiska sammansättningen hos VX. Samarbetspartners vid City College i New York tog Rutgers design och producerade en riktig version av proteinet, renade det och skickade provet på is över natten till en godkänd testanläggning för kemiska vapen, MRIGlobal i Kansas City, Mo. Där var proteinet testat mot VX inom 24 timmar.

"Proteinet genomgick en dramatisk formförändring och begravde VX i hålrummet vi designade", säger Nanda, som också är professor vid institutionen för biokemi och molekylärbiologi vid Rutgers Robert Wood Johnson Medical School. "Denna formförändring är signalen som skulle kunna kopplas till en sensorenhet."

Proteinet, sa Nanda, kan upptäcka VX på nivåer som är tusen gånger känsligare än nuvarande teknologier. Dessutom producerar proteinet inte falska positiva resultat som uppstår när dagens sensorer av misstag upptäcker kemikalier som inte är nervgaser som liknar varandra, som vissa bekämpningsmedel.

Enligt webbplatsen för U.S. Centers for Disease Control and Prevention användes VX eller andra nervmedel möjligen i kemisk krigföring under Iran-Irak-kriget på 1980-talet. Experter på kemiska vapen har hävdat att det också har använts på senare tid i krigföring och, i ett fall, ett mord. Även om motgift finns tillgängliga för VX, är de mest användbara om de ges så snart som möjligt efter exponering.

"Den designmetod som presenteras här bör möjliggöra utvecklingen av en ny generation av biosensorer, terapi och diagnostik," sa Nanda.

Douglas Pike, en doktorand vid CABM, var involverad i studien. Dessutom var James McCann, Mia Brown och Ronald Koder från Institutionen för fysik, City College i New York, och David Crouse från Institutionen för elektro- och datorteknik, Clarkson University, med i studien. + Utforska vidare

Team skapar den första VX-neurotoxindetektorn någonsin