En ny artikel publicerades i Chemico-Biological Interactions av forskargruppen Sustainable Chemistry and Engineering vid Tallinn University of Technology i samarbete med kollegor från Tjeckien, Brasilien och Storbritannien. Denna studie belyser tillämpningar av befintlig kompetens för att designa biologiskt nedbrytbara molekyler på ett innovativt sätt – för att utveckla nya motgift mot organofosfatförgiftning.

Acetylkolinesteras (AChE) är ett enzym som är involverat i att nervsystemet fungerar korrekt. Det katalyserar nedbrytningen av signalsubstansen acetylkolin. Hämning av humant AChE är huvudmekanismen för toxiciteten hos så kallade nervämnen - kemiska krigföringsmedel som Sarin, VX eller den nyligen berömda Novichok. Detta resulterar i ackumulering av acetylkolin vid synapser, vilket leder till nervös och andningssvikt och död inom några minuter.

Även om de stora världsmakterna har gått med på att överge användningen av kemiska vapen och förstöra deras lager, är de viktigaste mellanprodukterna ibland relativt lätta att syntetisera och använda av terrorister eller skurkstater. Trots många ansträngningar från forskare finns det fortfarande inga universella reaktiverare som är tillräckligt effektiva mot alla nervämnen.

Yevgen Karpichev, en PI i forskargruppen, säger:"Vår studie är det perfekta äktenskapet mellan ett hållbart tillvägagångssätt för att skapa nya molekylära plattformar och sökandet efter nya motgift - reaktivatorer av acetylkolinesteras, hämmade av giftiga organofosforföreningar."

"Vi har utvecklat byggstenarna för biologiskt nedbrytbara joniska vätskor (IL) och ytaktiva ämnen i flera år, med en så kallad "benign-by-design"-metod för att vara hållbara i vår forskning. Samtidigt har vi arbetat med projekt ägnade åt avgiftning av organofosforgifter och kände väl till detta område. Vi vet att principerna för hållbarhet inte alltid tillämpas på kemi i "hårda tider" I den här forskningen har vi tillämpat två av våra kompetenser på en gång>

De nya föreningarna avslöjar en anmärkningsvärd aktivitet mot AChE som hämmas av nervgiftet VX, som överträffar konventionella reaktivatorer. De visar sig vara icke-toxiska för bakterier och svampar, har låg toxicitet mot däggdjursceller och är inte persistenta utan är stabila i human plasma.

"Detta arbete representerar en toppmodern studie inom detta område och kommer att användas för att förbättra humana acetylkolinesterasreaktivatorer som är avgörande för behandling av organofosfatförgiftning", tillägger forskargruppens ledare.

Mer information: Illia V. Kapitanov et al, Hållbara joniska vätskor-baserade molekylära plattformar för design av acetylkolinesterasreaktivatorer, Kemisk-biologiska interaktioner (2023). DOI:10.1016/j.cbi.2023.110735

Tillhandahålls av Estonian Research Council