Om antidota voor chemische agentia te ontwikkelen, zoals cyanide en mosterdgas, wetenschappers hebben analytische methoden nodig die niet alleen de mate van blootstelling volgen, maar ook hoe het medicijn de effecten van de chemische stof tegengaat. Dat is waar het werk van Erica Manandhar, postdoctoraal onderzoeksmedewerker aan de South Dakota State University, komt binnen.

Er zijn verschillende door de Food and Drug Administration goedgekeurde antidota beschikbaar voor cyanidevergiftiging, maar ze hebben ernstige beperkingen, legde Manandhar uit, die in december 2017 promoveerde bij de afdeling Scheikunde en Biochemie. Ze ontwikkelde de eerste analytische methode om een ​​nieuw cyanide-tegengif te evalueren, dimethyltrisulfide (DMTS), en een methode om snel een stof te detecteren die verband houdt met blootstelling aan zwavelmosterd.

Haar onderzoeksadviseur, professor Brian Logue, ontwikkelt al meer dan tien jaar tegenmaatregelen om de blootstelling aan cyanide en andere mogelijke chemische wapens aan te pakken met steun van het ministerie van Defensie en de National Institutes of Health. Logue heeft een methode ontwikkeld om blootstelling aan cyanide in 60 seconden te detecteren uit een bloedmonster en werkt aan het verkrijgen van goedkeuring door de FDA voor een draagbaar apparaat dat een cyanalyzer wordt genoemd.

Manandhar zei, "Ik ben altijd al geïnteresseerd geweest in wetenschap om problemen op te lossen die van invloed zijn op het leven van mensen. Werken met Dr. Logue aan cyanide en chemische oorlogsmiddelen, Ik kan helpen antwoorden te vinden op vragen die van groot belang zijn in de moderne wereld."

Nieuw tegengif voor cyanide testen

"DMTS is niet afhankelijk van andere lichaamsenzymen, dus het kan op zichzelf werken. Het kan gemakkelijk het celmembraan en de bloed-hersenbarrière binnendringen en het kan intramusculair worden toegediend - dat is belangrijk als je te maken hebt met massale slachtoffers in het veld , ' zei Manandhar.

Om een ​​tegengif in diermodellen te evalueren, wetenschappers moeten begrijpen hoe snel het tegengif het lichaam binnendringt, hoe het de cyanide neutraliseert en hoe het lichaam het uitscheidt of metaboliseert. "Wetenschappers moeten weten wat het medicijn in het lichaam doet, " zei Manandhar. De analytische methode die ze ontwikkelde, bepaalt de DMTS-spiegels in het bloed.

Onderzoekers die werken aan DMTS als tegengif voor cyanide, sturen monsters van hun dierstudies naar Manandhar voor analyse terwijl ze werken aan goedkeuring door de FDA. Hun gezamenlijke werk wordt gefinancierd door het National Institutes of Health Countermeasures Against Chemical Threats (CounterACT)-programma, die de ontwikkeling van nieuwe therapieën ondersteunt om verwondingen door giftige chemicaliën te voorkomen en te behandelen, die kunnen vrijkomen door een industrieel ongeval of als een terroristische aanslag.

Blootstelling aan mosterdgas detecteren

Bijna een eeuw na zwavelmosterd, algemeen bekend als mosterdgas, werd voor het eerst gebruikt als een middel voor chemische oorlogsvoering in de Eerste Wereldoorlog, er is nog steeds geen tegengif. Blootstelling aan mosterdgas, hetzij als een vloeistof of een gas, veroorzaakt blaarvorming op de huid en slijmvliezen, volgens de Centers for Disease Control and Prevention. Slachtoffers weten misschien niet dat ze uren of zelfs dagen zijn blootgesteld en dat de damp door de wind kan worden meegevoerd.

"De belangrijkste manier waarop mosterdgas doodt, is door beschadiging van de luchtwegen, "Manandhar zei, erop wijzend dat zwavelmosterd in de jaren tachtig werd gebruikt tijdens de oorlog tussen Iran en Irak en, recenter, in Syrië. "Onderzoekers proberen te begrijpen hoe deze toxiciteit gebeurt, wat we kunnen doen om het te verminderen en welke medicijnen het potentieel hebben om dit te doen."

Het einddoel is om tegengiffen te ontwikkelen, maar om dat te doen, wetenschappers moeten het blootstellingsniveau bepalen, zodat ze weten hoe effectief de behandeling is, Logé uitgelegd. "Dat is waar we binnenkomen."

Het bepalen van de inhalatiedosering is moeilijk omdat de ademhalingssnelheid en het longvolume verschillen, legde Manandhar uit, die monsters screent uit dierstudies uitgevoerd aan de Universiteit van Colorado-Denver. Het onderzoek wordt ook ondersteund door NIH CounterACT.

"We zoeken naar biomarkers - waar mosterdgas in wordt omgezet - om nauwkeurige inhalatietoxiciteitsstudies te ontwikkelen, " zei Manandhar. Voor haar proefschriftonderzoek, Manandhar ontwikkelde een methode om zwavelmosterdoxide te detecteren, een biomarker voor blootstelling aan zwavelmosterd, in plasma. "Het verschijnt meteen in het lichaam na blootstelling en Erica's analytische methode identificeert de marker in 15 minuten, ’ legde Logé uit.

"Het plan is om de biomarkers te gebruiken om een ​​diagnose te maken voor mosterdgas, " ging hij verder. Echter, Logé waarschuwde, er is slechts een klein aantal onderzoeken gedaan. Er zal meer werk nodig zijn om te bevestigen dat de biomarkers die ze hebben geïdentificeerd, correleren met de daadwerkelijke geïnhaleerde dosis. Hoewel er nog veel moet gebeuren, wetenschappers boeken vooruitgang in de richting van de ontwikkeling van een tegengif voor een middel voor chemische oorlogsvoering dat de wereldbevolking al tientallen jaren bedreigt.