De microzwaartekrachtomstandigheden van het International Space Station (ISS) kunnen de sleutel zijn tot een beter begrip van de bestrijding van giftige zenuwgassen zoals sarin en VX. Dat is de hoop van het Countermeasures Against Chemical Threats (CounterACT)-project dat deel uitmaakt van een initiatief van de National Institutes of Health dat gericht is op het ontwikkelen van verbeterde antidota voor chemische agentia.

"Met toenemende wereldwijde bezorgdheid over het gebruik van chemische wapens, er is veel belangstelling voor de ontwikkeling van betere tegenmiddelen, " zei David A. Jett, doctoraat, directeur van het CounterACT-programma, Nationaal Instituut voor Neurologische Aandoeningen en Beroerte (NINDS), een onderdeel van NIH.

Organofosfaten (OP's), een familie van chemicaliën die verschillende pesticiden omvat, evenals sarin- en VX-zenuwmiddelen, de activiteit van het enzym acetylcholinesterase (AChE) blokkeren. Dit enzym is van cruciaal belang om spieren te laten ontspannen nadat ze zijn gestimuleerd door het zenuwstelsel. Wanneer de activiteit van AChE wordt geblokkeerd (bijvoorbeeld door OP's), spieren kunnen niet ontspannen, leidend tot verlamming en uiteindelijk de dood.

Het ontwikkelen van antidota voor dit soort vergiftiging vereist gedetailleerde kennis over de structuur van het AChE-enzym. Tot nu, de zwaartekrachten op aarde vormen een uitdaging voor dit onderzoeksgebied. Dat is waar reizen naar de ruimte om de hoek komt kijken.

In juni van dit jaar, monsters van het menselijke AChE-enzym werden naar het International Space Station U.S. Laboratory gestuurd door een team van CounterACT-wetenschappers onder leiding van Andrey Kovalevsky, doctoraat, Oak Ridge Nationaal Laboratorium in Oak Ridge, Tennessee, en Zoran Radic, doctoraat, Universiteit van Californië, San Diego. Met behulp van deze monsters, astronauten kweken momenteel grote kristallen van puur enzym van een grootte die niet op aarde kan worden gevormd vanwege interferentie van de zwaartekracht.

"Door gebruik te maken van de microzwaartekracht van het internationale ruimtestation, we hopen beter te groeien, meer uniforme kristallen die we niet op aarde kunnen laten groeien, " zei dr. Kovalevsky.

Zodra de kristallen zijn gegroeid tot een voldoende grote grootte, ze zullen worden teruggebracht naar de aarde en worden geanalyseerd met een geavanceerde beeldvormingsmethode, neutronendiffractie genaamd, die een atomair beeld van het enzym kan geven.

"Door deze techniek te gebruiken, we zullen in staat zijn om van dichterbij te bekijken hoe het enzym interageert met pesticiden en zenuwgassen en leren hoe de binding tussen de twee chemisch kan worden omgekeerd, " zei Dr. Radic. "Deze methode zou niet werken op de kleinere enzymkristallen die hier kunnen worden gekweekt."

Antidota tegen OP-blootstelling reactiveren AChE door de chemische binding met het OP direct te verbreken. Echter, de snelheid waarmee de huidige tegenmaatregelen dit kunnen doen, is te laag om volledig effectief te zijn. Dit project zal onderzoekers helpen om antidota te ontwikkelen die de AChE-OP-binding sneller verbreken en die ook oraal kunnen worden toegediend, dat is een andere sleutel tot het omgaan met grootschalige blootstelling aan zenuwvergiften.

"Het ontwikkelen van betere tegenmaatregelen tegen dit soort zenuwgassen is een belangrijk speerpunt van ons algemene programma, " zei Dr. Jett. "Dit project is het soort geavanceerde wetenschap dat we voor ogen hadden toen we het CounterACT-programma oprichtten."