Ny formulering tillader brug af toksin fra klapperslangegift til behandling af kroniske smerter

Crotoxin, udvundet af giften fra den sydamerikanske klapperslange Crotalus durissus terrificus, er blevet undersøgt i næsten et århundrede for dets smertestillende, antiinflammatoriske og antitumoraktiviteter og som en endnu mere kraftfuld muskellammer end botulinumtoksin. Imidlertid, crotoxins toksicitet begrænser dets medicinske anvendelse.

En ny undersøgelse, offentliggjort af brasilianske forskere i tidsskriftet Toksiner , viser, at crotoxins terapeutiske virkninger kan forbedres og dets toksicitet reduceres, når det er indkapslet i nanostruktureret SBA-15 silica, et materiale oprindeligt udviklet til brug i vaccineformuleringer.

Undersøgelsen blev udført under ledelse af Brasiliens National Science and Technology Institute (INCT) den Toksiner , en af ​​INCT'erne støttet af FAPESP (São Paulo Research Foundation) i São Paulo-staten i partnerskab med National Council for Scientific and Technological Development (CNPq), et agentur under den brasilianske regering. INCT's hovedefterforsker er Osvaldo Augusto Sant'Anna.

Undersøgelsen var en del af doktorgradsforskningen af ​​Morena Brazil Sant'Anna, hvis specialevejleder er Gisele Picolo. Picolo var selv hovedefterforsker for et projekt om samme emne. Forskerne Flavia Souza Ribeiro Lopes og Louise Faggionato Kimura deltog i undersøgelsen, som blev udført på Butantan Institute i São Paulo.

Osvaldo Sant'Anna er hovedforsker for et tematisk projekt ved Butantan Institute for at studere mesoporøs silica som en vaccineadjuvans i samarbejde med Márcia Fantini, en professor ved University of São Paulo's Physics Institute (IF-USP). En adjuvans er et middel, der anvendes sammen med et vaccineantigen til at forstærke værtens antigenspecifikke immunrespons.

"Folk, der reagerer dårligt på vacciner, har normalt makrofager, der nedbryder antigenet meget hurtigt, så der er ikke tid for deres lymfocytter til at inducere et fuldstændigt respons med hensyn til at producere antistoffer, "Osvaldo Sant'Anna fortalte Agência FAPESP. "Forskning har vist, at nanostruktureret silica bremser makrofagerne."

Osvaldo Sant'Annas undersøgelser viser, at mus producerer flere antistoffer mod et antigen, når det administreres med silica, som er opbygget af mikrostrukturer og kan støbes til at indkapsle molekyler af varierende former og størrelser.

Da silica blev testet med andre toksiner, en ny beskyttende effekt blev opdaget. "I forsøg udført på heste for at producere anti-difteriserum og med stivkrampetoksin, vi fandt ud af, at silica gør antigener mindre potente og reducerer den negative virkning af difteritoksin, " sagde Osvaldo Sant'Anna.

Disse resultater blev hilst velkommen af ​​Picolo og Morena Brazil Sant'Anna, kolleger af Osvaldo Sant'Anna på Butantan Institute. "Jeg har studeret crotoxin siden 2011. Resultaterne er positive med hensyn til dets smertestillende effekt, men dets toksicitet har altid været en begrænsning. At bruge silica var en god idé. Det er første gang, de to molekyler er blevet kombineret, " sagde Picolo.

Neuropatisk smerte

Artiklen udgivet i Toksiner rapporter om en undersøgelse designet til at undersøge virkningerne af crotoxin kombineret med SBA-15 silica, når det bruges til behandling af neuropatisk smerte, en kronisk tilstand forårsaget af skader på sensibiliserede nerver. Behandling af kroniske smerter er en udfordring for læger, fordi almindelige smertestillende midler som anti-inflammatoriske lægemidler og opioider ikke har den ønskede effekt.

For at evaluere crotoxins terapeutiske potentiale i denne indstilling, forskerne udførte eksperimenter med mus, fremkalde en tilstand svarende til neuropatisk smerte ved at skade ischiasnerven.

Det første positive fund var resultatet af en test for at bestemme den maksimale dosis af crotoxin med og uden silica. "Vi observerede, at en større mængde af toksinet kombineret med silica kunne administreres uden uønskede bivirkninger, og at dosis derfor kunne øges, " sagde Morena Brazil Sant'Anna. Det var muligt at administrere en 35% større dosis crotoxin, når det blev kombineret med silica.

Næste trin var at teste formuleringen i dyr. De fik crotoxin/silica-komplekset (CTX:SBA-15), mens de oplevede akut smerte (umiddelbart efter en iskiasnerveskade) eller kroniske smerter (14 dage senere). I begge tilfælde komplekset blev indgivet i en enkelt dosis eller i fem doser (én daglig dosis i fem på hinanden følgende dage).

I den akutte fase såvel som den kroniske fase, den smertestillende effekt varede længere, når crotoxin blev kombineret med silica. I en af ​​testene en enkelt dosis var tilstrækkelig til at vende hypernociception (forhøjet følsomhed over for smertefulde stimuli) indtil 48 timer efter indgivelsen.

Handlingsmekanismer

Crotoxin er et kraftfuldt smertestillende middel, fordi det virker på forskellige smerteveje. For at afgøre, om dets virkningsmekanismer ville være de samme i den nye formulering, forskerne administrerede antagonister af receptorerne involveret i smerte kort før crotoxin/silica-komplekset. Hvis komplekset var effektivt selv med blokerede receptorer, dette ville betyde, at dets virkningsmekanisme kunne være anderledes end det konventionelle molekyle.

"Vi fandt ud af, at muskarine og adrenerge receptorer, som virker på nervesystemet, og formylreceptorer, som er mål for naturlige antiinflammatoriske forbindelser, var involveret i virkningen af ​​crotoxin/silica-komplekset. Med andre ord, der var ingen ændring i handlingsmekanismen, " sagde Morena Brazil Sant'Anna.

Holdet observerede ændringer i niveauerne af pro- og antiinflammatoriske cytokiner. "Ekspression af interleukin 6 [IL-6], som er forbundet med betændelse, er faldet, mens niveauet af IL-10, som styrer den inflammatoriske proces, steget. Vi observerede også en reduktion i aktivering af astrocytter og mikroglia, celler i centralnervesystemet involveret i inflammatoriske reaktioner, " sagde Picolo.

Fordi silica påvirker immunresponset, forskerne besluttede at se, om forsvaret mod toksicitet, det udløser, ville ende med at hindre crotoxins gavnlige virkning. Denne mulighed blev testet og udelukket i undersøgelsen. Musene producerede høje niveauer af antistoffer, men dette påvirkede ikke resultatet, ifølge Picolo.

"Sandsynligvis fordi crotoxinet var indkapslet, og de producerede antistoffer ikke var i stand til at nå det, " hun sagde.

Komplekset får en anden fordel ved denne beskyttelse:det kan indgives oralt til mus, for første gang, med positive resultater. Dette var muligt, fordi strukturen af ​​SBA-15 ligner strukturen af ​​en honeycomb, beskytter det aktive stof mod nedbrydning i maven.

"Det garanterer også kontrolleret frigivelse af krotoksinet i organismen, hvilket kan forklare den varige smertestillende effekt, " sagde Picolo.

Næste skridt

Forskerne undersøger nu, om kombinationen af ​​crotoxin med SBA-15 kan bruges til behandling af sclerose. Resultaterne af denne forskning har også indtil videre været positive, og en artikel vil snart blive offentliggjort.

Imidlertid, flere undersøgelser vil være nødvendige, før kombinationen kan blive til medicin. "Krotoksin er et stort molekyle med en kompleks struktur, som er svær at replikere i laboratoriet, så opskaleret brug er langt væk, " sagde Picolo.

En eller anden form for syntese ville være den ideelle løsning. Forsøg pågår i øjeblikket med renset gift udvundet direkte fra klapperslangen.