Nano

Protivotrov od nanočestica

Do sada čovek nije uspeo da napravi univerzalan protiv otrov kada je reč o ujednu zmije. Različite vrste zmija produkuju različite toksine (otrove). To znači da žrtve ujeda zmije ne samo da moraju da dobiju dozu protivotrova što pre moguće, već moraju da dobiju i onu koja odgovara tom tipu otrova. U novije vreme dosta se istražuje na ovom polju, te naučnici tvrde da su izumeli nanočestice koje detektuju razlike u otrovima. Ova strategija bi mogla da se koristi za borbu protiv toksina od škorpija, pčela i drugih otrovnih stvorenja.

Nedostatak današnje terapije je jedan od razloga što više od 100.000 ljudi godišnje umre od ujeda zmije, pre svega u  Africi i Jugoistočnoj Aziji. To nije jedina opasnost. Procenjeno je da otrovne zmije ujedu 4,5 miliona ljudi svake godine, a od njih blizu 3 miliona pati od ozbiljnih povreda, kao što je gubitak ekstremiteta. To je zato što se skoro svi ujedi zmija dese u ruralnim područjima, gde ljudi nemaju pristup klinikama koje sadrže protivotrov. U mnogim slučajevima, žrtve prime pogrešan protivotrov.

Napraviti konvencionalan protivotrov nije lako. Proces pravljenja počinje tako što se životinji, obično konju, ubrizga mala količina razblaženog otrova određene zmije. Imuni sistem životinje stvara određena antitela koja su sposobna da se vežu za toksin i inaktiviraju ga. Zatim se životinji izvadi krv i antitela se prečiste, te su spremna za ubrizgavanje žrtvama ujeda.

Međutim, konvencionalni protivotrovi imaju nekoliko problema. Za početak, pravljenje protivotrova baziranih na antitelima je skupo i oduzima dosta vremena, otežavajući farmaceutskim kompanijama da ostvare profit od njihove prodaje. Formulacije protivotrova bazirane na antitelima moraju takođe biti u frižideru, što ih čini slabo dostupnim u najsiromašnijim delovima sveta gde su oni zapravo i najpotrebniji.

Iz tih razloga, dr Kenneth J. Shea i njegove kolege pomoć traže u nanotehnologiji. Oni su prethodno dizajnirali nanočestice sposobne da vežu moćan toksin u pčelinjem otrovu, poznat kao melitin, kao i da ga uklone iz krvi. Ali za njihov trenutni rad želeli su da stvore čestice koje su sposobne da vežu ne samo jedan toksin, već mnogo njih.

 

poskok, zmija
Slika 1.

Foto Credit: Wikipedia

Njihov cilj je bila familija toskina poznata kao PLA proteini. Zmije proizvode nekoliko stotina različitih PLA2 proteina, koji se kreću od blago toksičnih pa sve do moćnih neurotoksina. PLA2 proteini se normalno zabadaju u ćelijsku membranu. Dr Shea i njegove kolege su počeli sa idejom da nanočestice napravljene od molekula koje liče na lipide postoje u ćelijskim zidovima i imaju veliku verovatnoću vezivanja za širok spektar PLA2 molekula.

Oni nisu napravili samo jedan tip nanočestica, već su kreirali mnoštvo polimer gradivnih blokova koji imaju različite hemijske funkcije, kao što su kiseli dodaci, alkalni pištolj ili su sposobni da stvore mrežu slabo povezanih vodoničnih veza. Zatim su sastavljali ove komponente u različitim kombinacijama i koncentracijama. Kao ishod ovih reakcija stvorene su porozne polimerne nanočestice. Istraživači su inkubirali ove nanočestice sa koktelom PLA2 molekula i izolovali čestice koje najbolje vežu PLA2. Te nanočestice služe kao početni materijal za dodatna ispitivanja i unapređivanja.

Nakon nekoliko ovakvih ciklusa ispitivanja, dr Shea i njegove kolege imali su nanočestice koje se tesno vezuju za širok opseg PLA2 molekula. One takođe vezuju i neke druge proteine. Ali nakon inkubiranja njihovih nanočestica sa krvnim serumom i dodavanja mešavine PLA2 molekula, istraživači su otkrili da su toksini „gurali“ druge proteine i na taj način ostvarivali najčvršću vezu sa nanočesticama od svih molekula, i taj izveštaj je objavljen u časopisu „Journal of the American Chemical Society“.

Dr Shea ističe da iako on i njegove kolege treba još uvek da dovrše istraživanja o tome koliko dobro se njihove nanočestice vezuju za različite PLA2 molekule, istraživanja radjena in vitro sugerišu da bi nanočestice mogle da imaju veću sklonost za PLA2 molekule, slično kao što su njihove prethodne nanočestice imale za melitin, pčelinji otrov koji je zaustavio toksin u studijama radjenim na životinjama. Očekuje se da će sledećeg meseca započeti studije na životinjama na kojim će testirati čestice protivootrova širokog sprektra.

Ako se ovo dokaže uspešnim, dr Shea kaže da će sledeći korak biti smišljanje nanočestica koje se vezuju za druge familije proteina koje se uobičajeno nalaze u zmijskim otrovima. „Najzad mi bismo voleli da imamo koktel od dve ,tri ili četiri nanočestice koje bi bile najviše efektivne protiv glavnih toksina,“ kaže Shea. On bi verovatno bio jeftin za pravljenje i ne bi morao da se čuva u frižideru, jer bi se takav koktel sastojao od sintetičkih polimera. To bi umnogome olakšalo doktorima kako bi brzo obezbedili efetkivni protivotrov za žrtve zmijskog ujeda, i najverovatnije bi spaslo nekoliko hiljada života svake godine.

 

Reference:

http://www.sciencemag.org