Rumstationsprojekt søger at krystallisere midlerne til at modvirke nervegifte

Mikrogravitationsforholdene i Den Internationale Rumstation (ISS) kan være nøglen til at forbedre vores forståelse af, hvordan man bekæmper giftige nervestoffer som sarin og VX. Det er håbet i projektet Modforanstaltninger mod kemiske trusler (CounterACT), der er en del af et initiativ på National Institutes of Health, der sigter mod at udvikle forbedrede modgift mod kemiske midler.

"Med stigende verdensomspændende bekymring for brugen af ​​kemiske våben, der er betydelig interesse for at udvikle bedre modmidler, "sagde David A. Jett, Ph.D., direktør for CounterACT-programmet, National Institute of Neurological Disorders and Stroke (NINDS), en del af NIH.

Organofosfater (OP'er), en familie af kemikalier, der omfatter flere pesticider samt sarin- og VX -nervemidler, blokere aktiviteten af ​​enzymet acetylcholinesterase (AChE). Dette enzym er afgørende for at give musklerne mulighed for at slappe af, efter at de er blevet stimuleret af nervesystemet. Når aktiviteten af ​​AChE er blokeret (f.eks. af OP'er), muskler kan ikke slappe af, fører til lammelse og til sidst død.

At udvikle modgift mod denne type forgiftning kræver detaljeret viden om strukturen af ​​AChE-enzymet. Indtil nu, tyngdekræfterne på Jorden har været en udfordring for dette forskningsområde. Det er her, at rejse ud i rummet kommer ind.

I juni i år, prøver af det humane AChE -enzym blev sendt til International Space Station U.S. Laboratory af et team af CounterACT -forskere ledet af Andrey Kovalevsky, Ph.D., Oak Ridge National Laboratory i Oak Ridge, Tennessee, og Zoran Radic, Ph.D., University of California, San Diego. Ved at bruge disse prøver, astronauter dyrker i øjeblikket store krystaller af rent enzym af en størrelse, som ikke kan dannes på Jorden på grund af interferens fra tyngdekraften.

"Ved at drage fordel af mikrogravitationsforholdene i den internationale rumstation, vi håber at vokse bedre, mere ensartede krystaller, som vi ikke er i stand til at dyrke på Jorden, sagde Dr. Kovalevsky.

Når krystallerne er vokset til en stor nok størrelse, de vil blive returneret til Jorden og analyseret ved hjælp af en sofistikeret billeddannelsesmetode kaldet neutrondiffraktion, der kan give et billede på atomniveau af enzymet.

"Ved hjælp af denne teknik, vi vil være i stand til at se nærmere på, hvordan enzymet interagerer med pesticider og nervemidler og lære om, hvordan bindingen mellem de to kan vendes kemisk, " sagde Dr. Radic. "Denne metode ville ikke virke på de mindre enzymkrystaller, der kan dyrkes her."

Modgift mod OP-eksponering reaktiverer AChE ved direkte at bryde dets kemiske binding med OP. Imidlertid, den hastighed, hvormed de modforanstaltninger, der findes i dag, er i stand til at gøre dette, er for langsom til at være fuldt ud effektive. Dette projekt vil hjælpe forskere med at udvikle modgift, der hurtigere bryder AChE-OP-bindingen, og som også kan indgives oralt, hvilket er en anden nøgle til at håndtere storskala eksponering for nervegifte.

"At udvikle bedre modforanstaltninger mod denne slags nervestoffer er en vigtig del af vores overordnede program, " sagde Dr. Jett. "Dette projekt er den slags banebrydende videnskab, vi forestillede os, da vi etablerede CounterACT-programmet."