Hur ett dödligt toxin kan hjälpa till i opioidkrisen
Med opioidkrisen i rampljuset letar forskare efter nya sätt att ta itu med smärta. En grupp har riktat sin uppmärksamhet mot ett dödligt toxin som förekommer naturligt i vissa marina varelser. Den senaste studien på råttor ger uppmuntrande resultat.
Opioider är en rad läkemedel som verkar på opioidreceptorer för att snabbt lindra smärta.
Även om de är effektiva och säkra när människor använder dem korrekt, är de mycket beroendeframkallande.
Enligt Centers for Disease Control and Prevention (CDC), i USA 2017, involverade två tredjedelar av dödsfall för överdosering av droger en opioid.
Samma år dog 47 000 personer på grund av överdoser av opioider och receptbelagda opioider spelade en roll i 36% av dessa dödsfall.
Enligt National Institute on Drug Abuse hade 1,7 miljoner människor i USA 2017 ”missbruksstörningar relaterade till receptbelagda opioid smärtstillande medel.”
Statistiken ovan understryker det akuta behovet av en icke-beroendeframkallande men ändå effektiv ersättning för opioider.
Dr Daniel Kohane, Ph.D., ledde nyligen en studie av en grupp forskare från Boston Children's Hospital i Massachusetts som tror att de kan ha hittat lösningen i ett dödligt havsbaserat toxin. Forskarna publicerade sina senaste fynd i tidskriften Naturkommunikation.
Tetrodotoxin på försök
Flera olika havsdjur, inklusive pufferfish och blue-ringed bläckfiskar, innehåller tetrodotoxin. Detta toxin blockerar natriumkanaler och förhindrar att nerver bär impulser.
Efter intag kan det orsaka symtom som inkluderar huvudvärk, kräkningar och stickningar i tungan och läpparna. Om en person konsumerar tillräckligt med det kan det leda till andningsstopp och dödsfall.
Tetrodotoxin är ungefär 1200 gånger mer giftigt än cyanid, vilket kanske gör det till en osannolik kandidat att behandla akut smärta.
Dr. Kohane har varit intresserad av den terapeutiska potentialen hos denna giftiga förening under en tid. Medicinska nyheter idag nyligen frågade honom varför tetrodotoxin intresserade honom, och han sa:
”Tetrodotoxin och liknande föreningar är mycket potenta lokalbedövningsmedel. Till skillnad från konventionella lokalbedövningsmedel orsakar de inte anfall, hjärtarytmier och vävnadsskada (nerv och muskler). ”
Dr Kohane hade redan visat i en tidigare studie att tetrodotoxin producerar anestesi. Problemet är emellertid kemikaliens potenta toxicitet.
I små mängder är smärtlindring betydande, men i högre mängder är det dödligt. Dr. Kohane har försökt begränsa föreningens toxicitet samtidigt som den bibehåller sin potenta smärtlindring.
I en tidigare studie packade hans team till exempel tetrodotoxin i ett lipidmembran. På ytan av membranet tillsatte de molekyler som kallas sonosensibilisatorer som är känsliga för ljud.
Sedan implanterade de de små säckarna under råttans hud. Därefter, med hjälp av ultraljud, utlöste de toxinfrisättningen i små doser, lindrade smärta och minimerade toxicitet.
I en annan studie kombinerade Dr. Kohane och hans team två nervblockerande medel: tetrodotoxin och capsaicin (kemikalien som ger chilipeppar deras slag). De fann att de två föreningarna förbättrade varandras effekt och blockerade nervledningen mer än summan av att använda de två läkemedlen separat.
Ta bort ett toxins tänder
Trots hans tidigare arbete, som det ser ut, begränsar tetrodotoxins toxicitet dess användning hos människor. "En lärdom vi lärde oss är att med våra tidigare leveranssystem kan läkemedlet läcka ut för snabbt, vilket kan leda till systemisk toxicitet", säger Dr. Kohane.
Dr. Kohane är dock ihållande. I sin senaste studie i en djurmodell smälte han och hans team tetrodotoxin till en polymer ryggrad.
Kroppen kan bara bryta ner bindningarna som håller ryggraden till läkemedlet gradvis och frigöra toxinet långsamt.
"I det här systemet gav vi en mängd tetrodotoxin intravenöst som skulle räcka för att döda en råtta flera gånger om den gavs i obundet tillstånd, och djuren tycktes inte ens märka det."
Huvudförfattare Dr. Daniel Kohane, Ph.D.
Med sina kollegor, Chao Zhao, Ph.D., och Andong Liu, Ph.D., testade Dr. Kohane en rad polymerer för att uppnå det längsta nervblock med minimala toxicitetsnivåer.
Som Zhao förklarar, "Vi kan modulera polymerkompositionen för att kontrollera frisättningshastigheten."
Kemisk säkerhetsåtgärd
För att ytterligare förbättra säkerheten lade forskarna till en tredje karaktär i form av en kemikalie som förbättrade permeabiliteten hos nervvävnad. Genom att göra detta tillät det toxinet att tränga in i nerverna lättare, och därför kunde forskarna minska dosen tetrodotoxin.
Som Dr. Kohane förklarar: ”Med förstärkaren blir läkemedelskoncentrationer som är ineffektiva effektiva utan att öka systemisk toxicitet. Varje bit läkemedel du lägger i förpackningar gör så mycket slag som möjligt. ”
Med denna sammansättning av polymer, toxin och permeabilitetsförstärkare blockerade en enda injektion nära ischiasnerven hos råttor nerven i 3 dagar. Det är viktigt att det inte fanns några tydliga tecken på vävnadsskada eller toxicitet.
Det är fortfarande tidiga dagar och det kommer sannolikt att dröja länge innan tetrodotoxin kommer att ta regeringstid från opioider, men forskningshjulen vänder. Berättade Dr. Kohane MNT att vissa grupper testar tetrodotoxin hos människor.
Han förklarade att "liknande föreningar, såsom neosaxitoxin, har använts hos människor för infiltrationsanestesi [...] men genomgår fortfarande kliniska prövningar." När vi frågade honom om de viktigaste snubblarna svarade han: "Det vanliga: tid, pengar, regleringsprocesser."
Eftersom 130 personer i genomsnitt dör av överdoser av opioider varje dag i USA, måste medicinska forskare följa varje utredningslinje till dess slutsats.
Berättade Dr. Kohane MNT att han har ”mycket” uppföljningsarbete planerat, så framtiden ser ljus ut för detta ovanligt potenta toxin.
