Jak śmiercionośna toksyna może pomóc w kryzysie opioidowym
Biorąc pod uwagę kryzys opioidowy, naukowcy szukają nowych sposobów radzenia sobie z bólem. Jedna grupa zwróciła swoją uwagę na śmiercionośną toksynę, która występuje naturalnie u niektórych stworzeń morskich. Najnowsze badania na szczurach dają zachęcające wyniki.
Opioidy to szereg leków, które działają na receptory opioidowe i szybko łagodzą ból.
Chociaż są skuteczne i bezpieczne, gdy ludzie używają ich prawidłowo, są silnie uzależniające.
Według Centers for Disease Control and Prevention (CDC) w Stanach Zjednoczonych w 2017 r. Dwie trzecie zgonów spowodowanych przedawkowaniem narkotyków dotyczyło opioidów.
W tym samym roku 47 000 osób zmarło z powodu przedawkowania opioidów, a opioidy na receptę odegrały rolę w 36% tych zgonów.
Według National Institute on Drug Abuse, w 2017 roku 1,7 miliona ludzi w USA miało „zaburzenia związane z używaniem substancji związanych z opioidowymi lekami przeciwbólowymi na receptę”.
Powyższe statystyki podkreślają pilną potrzebę nieuzależniającego, ale nadal skutecznego zamiennika opioidów.
Dr Daniel Kohane niedawno kierował badaniami grupy naukowców z Boston Children’s Hospital w Massachusetts, którzy uważają, że mogli znaleźć rozwiązanie w śmiercionośnej toksynie pochodzącej z oceanu. Naukowcy opublikowali swoje najnowsze odkrycia w czasopiśmie Nature Communications.
Tetrodotoksyna na rozprawie
Kilka różnych stworzeń morskich, w tym rozdymki i ośmiornice z niebieskimi obrączkami, zawiera tetrodotoksynę. Ta toksyna blokuje kanały sodowe, zapobiegając przenoszeniu impulsów przez nerwy.
Po spożyciu może powodować objawy, takie jak bóle głowy, wymioty i uczucie mrowienia w języku i ustach. Jeśli dana osoba spożyje jej wystarczającą ilość, może to doprowadzić do zatrzymania oddechu i śmierci.
Tetrodotoksyna jest około 1200 razy bardziej toksyczna niż cyjanek, co prawdopodobnie sprawia, że jest mało prawdopodobnym kandydatem do leczenia ostrego bólu.
Dr Kohane od jakiegoś czasu interesuje się terapeutycznym potencjałem tego toksycznego związku. Wiadomości medyczne dzisiaj niedawno zapytał go, dlaczego interesuje go tetrodotoksyna, a on odpowiedział:
„Tetrodotoksyna i jej związki są bardzo silnymi środkami miejscowo znieczulającymi. Ponadto, w przeciwieństwie do konwencjonalnych środków miejscowo znieczulających, nie powodują drgawek, arytmii serca ani uszkodzeń tkanek (nerwów i mięśni) ”.
Dr Kohane wykazał już we wcześniejszych badaniach, że tetrodotoksyna wywołuje znieczulenie. Problemem jest jednak silna toksyczność tej substancji chemicznej.
W małych ilościach ulga w bólu jest znacząca, ale w większych jest śmiertelna. Dr Kohane próbował ograniczyć toksyczność związku, zachowując jednocześnie jego silne działanie przeciwbólowe.
Na przykład w poprzednim badaniu jego zespół umieścił tetrodotoksynę w błonie lipidowej. Na powierzchni membrany dodali cząsteczki zwane sonosensybilizatorami, które są wrażliwe na dźwięk.
Następnie wszczepili maleńkie woreczki pod skórą szczurów. Następnie za pomocą ultradźwięków wyzwolili uwalnianie toksyny w małych dawkach, łagodząc ból i minimalizując toksyczność.
W innym badaniu dr Kohane i jego zespół połączyli dwa środki blokujące nerwy: tetrodotoksynę i kapsaicynę (substancję chemiczną, która nadaje papryce chili ich poncz). Okazało się, że te dwa związki wzmacniają swoje działanie, blokując przewodnictwo nerwowe bardziej niż suma stosowania tych dwóch leków oddzielnie.
Usunięcie zębów toksyny
Pomimo jego wcześniejszych prac, w obecnej postaci toksyczność tetrodotoksyny ogranicza jej stosowanie u ludzi. „Nauczyliśmy się, że przy naszych poprzednich systemach dostarczania lek może wyciekać zbyt szybko, co prowadzi do toksyczności ogólnoustrojowej” - mówi dr Kohane.
Dr Kohane jest jednak wytrwały. W swoich ostatnich badaniach na modelu zwierzęcym on i jego zespół połączyli tetrodotoksynę z polimerowym szkieletem.
Ciało może tylko stopniowo rozbijać wiązania, które utrzymują kręgosłup leku, powoli uwalniając toksynę.
„W tym systemie podaliśmy dożylnie taką ilość tetrodotoksyny, która wystarczyłaby do kilkukrotnego zabicia szczura, gdyby był podawany w stanie niezwiązanym, a zwierzęta nawet tego nie zauważyły”.
Główny autor dr Daniel Kohane, Ph.D.
Wraz ze swoimi kolegami, dr Chao Zhao i dr Andong Liu, dr Kohane przetestował szereg polimerów, aby osiągnąć najdłużej utrzymującą się blokadę nerwów przy minimalnym poziomie toksyczności.
Jak wyjaśnia Zhao: „Możemy modulować skład polimeru, aby kontrolować szybkość uwalniania”.
Środek bezpieczeństwa chemicznego
Aby jeszcze bardziej zwiększyć bezpieczeństwo, naukowcy dodali trzecią postać w postaci substancji chemicznej, która poprawiła przepuszczalność tkanki nerwowej. Dzięki temu toksyna łatwiej dostała się do nerwów, a zatem naukowcy mogli zmniejszyć dawkę tetrodotoksyny.
Jak wyjaśnia dr Kohane: „Dzięki wzmacniaczowi stężenia leków, które są nieskuteczne, stają się skuteczne, bez zwiększania toksyczności ogólnoustrojowej. Każda porcja narkotyku, którą włożysz do paczek, daje największe z możliwych uderzenie ”.
Dzięki tej miksturze polimeru, toksyny i wzmacniacza przepuszczalności pojedyncze wstrzyknięcie w pobliżu nerwu kulszowego szczurów zablokowało nerw na 3 dni. Co ważne, nie było widocznych oznak uszkodzenia tkanki lub toksyczności.
To wciąż wczesne dni i prawdopodobnie upłynie dużo czasu, zanim tetrodotoksyna przejmie władzę od opioidów, ale koła badań się obracają. Dr Kohane powiedział MNT że niektóre grupy badają tetrodotoksynę na ludziach.
Wyjaśnił, że „podobne związki, takie jak neosaksytoksyna, były stosowane u ludzi do znieczulenia nasiękowego […], ale nadal przechodzą badania kliniczne”. Kiedy zapytaliśmy go o główne przeszkody, odpowiedział: „To, co zwykle: czas, pieniądze, procesy regulacyjne”.
Ponieważ w Stanach Zjednoczonych każdego dnia umiera średnio 130 osób z powodu przedawkowania opioidów, badacze medycyny muszą śledzić każdą linię badań, aż do jej zakończenia.
Dr Kohane powiedział MNT że ma zaplanowanych „dużo” dalszych prac, więc przyszłość tej niezwykle silnej toksyny rysuje się w jasnych barwach.
