Er is een nieuw artikel gepubliceerd in Chemico-Biological Interactions door de onderzoeksgroep Sustainable Chemistry and Engineering van de Technische Universiteit van Tallinn, in samenwerking met collega's uit Tsjechië, Brazilië en het Verenigd Koninkrijk. Deze studie werpt licht op toepassingen van bestaande competentie in het op een innovatieve manier ontwerpen van biologisch afbreekbare moleculen – om nieuwe tegengiffen tegen organofosfaatvergiftiging te ontwikkelen.

Acetylcholinesterase (AChE) is een enzym dat betrokken is bij de goede werking van het zenuwstelsel. Het katalyseert de afbraak van de neurotransmitter acetylcholine. Remming van menselijk AChE is het belangrijkste mechanisme voor de toxiciteit van zogenaamde zenuwgassen – middelen voor chemische oorlogvoering zoals Sarin, VX of het onlangs bekende Novichok. Dit resulteert in de ophoping van acetylcholine bij synapsen, wat binnen enkele minuten leidt tot zenuw- en ademhalingsfalen en de dood.

Hoewel de grote wereldmachten zijn overeengekomen om af te zien van het gebruik van chemische wapens en hun voorraden te vernietigen, zijn de belangrijkste tussenproducten soms relatief eenvoudig te synthetiseren en te gebruiken door terroristen of schurkenstaten. Ondanks talloze inspanningen van onderzoekers zijn er nog steeds geen universele reactivatoren die voldoende effectief zijn tegen alle zenuwgassen.

Yevgen Karpichev, een PI van de onderzoeksgroep, zegt:"Onze studie is het perfecte huwelijk tussen een duurzame aanpak voor het maken van nieuwe moleculaire platforms en de zoektocht naar nieuwe tegengiffen:reactivatoren van acetylcholinesterase, geremd door giftige organofosforverbindingen."

"We ontwikkelen al jaren de bouwstenen voor biologisch afbreekbare ionische vloeistoffen (IL) en oppervlakteactieve stoffen, waarbij we een zogenaamde 'benign-by-design'-aanpak gebruiken om duurzaam te zijn in ons onderzoek. Tegelijkertijd hebben we aan projecten gewerkt gewijd aan de ontgifting van giftige stoffen op basis van organofosfor en kenden dit vakgebied goed. We weten dat de principes van duurzaamheid niet altijd worden toegepast op de chemie in 'moeilijke tijden'. In dit onderzoek hebben we twee van onze competenties tegelijk toegepast."

De nieuwe verbindingen onthullen een opmerkelijke activiteit tegen het AChE dat wordt geremd door zenuwgas VX, en overtreft conventionele reactivatoren. Ze blijken niet giftig te zijn voor bacteriën en schimmels, hebben een lage toxiciteit tegen zoogdiercellen en zijn niet persistent, maar wel stabiel in menselijk plasma.

"Dit werk vertegenwoordigt een state-of-the-art onderzoek op dit gebied en zal worden gebruikt voor de verbetering van menselijke acetylcholinesterase-reactivatoren die van cruciaal belang zijn voor de behandeling van organofosfaatvergiftiging", voegt de leider van de onderzoeksgroep toe.

Meer informatie: Illia V. Kapitanov et al, Duurzame, op ionische vloeistoffen gebaseerde moleculaire platforms voor het ontwerpen van acetylcholinesterase-reactivatoren, Chemico-biologische interacties (2023). DOI:10.1016/j.cbi.2023.110735

Geleverd door de Estse Onderzoeksraad