Wie ein tödliches Toxin in der Opioidkrise helfen könnte
Angesichts der Opioidkrise im Rampenlicht suchen Wissenschaftler nach neuen Wegen, um Schmerzen zu bekämpfen. Eine Gruppe hat ihre Aufmerksamkeit auf ein tödliches Toxin gerichtet, das bei einigen Meerestieren auf natürliche Weise vorkommt. Die neueste Studie an Ratten liefert ermutigende Ergebnisse.
Opioide sind eine Reihe von Medikamenten, die auf Opioidrezeptoren wirken, um Schmerzen schnell zu lindern.
Obwohl sie effektiv und sicher sind, wenn Menschen sie richtig verwenden, machen sie süchtig.
Nach Angaben der Zentren für die Kontrolle und Prävention von Krankheiten (CDC) waren in den USA im Jahr 2017 zwei Drittel der Todesfälle durch Überdosierung mit einem Opioid verbunden.
Im selben Jahr starben 47.000 Menschen an Opioidüberdosierungen, und verschreibungspflichtige Opioide spielten bei 36% dieser Todesfälle eine Rolle.
Laut dem National Institute on Drug Abuse hatten im Jahr 2017 1,7 Millionen Menschen in den USA „Substanzstörungen im Zusammenhang mit verschreibungspflichtigen Opioid-Schmerzmitteln“.
Die obigen Statistiken unterstreichen die dringende Notwendigkeit eines nicht süchtig machenden, aber immer noch wirksamen Ersatzes für Opioide.
Dr. Daniel Kohane, Ph.D., leitete kürzlich eine Studie einer Gruppe von Forschern des Boston Children’s Hospital in Massachusetts, die glauben, dass sie die Lösung in einem tödlichen Toxin aus dem Ozean gefunden haben könnten. Die Wissenschaftler veröffentlichten ihre neuesten Ergebnisse in der Zeitschrift Naturkommunikation.
Tetrodotoxin im Versuch
Verschiedene Meerestiere, darunter Kugelfische und Tintenfische mit blauen Ringen, enthalten Tetrodotoxin. Dieses Toxin blockiert Natriumkanäle und verhindert, dass Nerven Impulse übertragen.
Nach der Einnahme kann es zu Symptomen wie Kopfschmerzen, Erbrechen und einem Kribbeln in Zunge und Lippen kommen. Wenn eine Person genug davon konsumiert, kann dies zu Atemstillstand und Tod führen.
Tetrodotoxin ist ungefähr 1.200-mal toxischer als Cyanid, was es möglicherweise zu einem unwahrscheinlichen Kandidaten für die Behandlung von akuten Schmerzen macht.
Dr. Kohane interessiert sich seit einiger Zeit für das therapeutische Potenzial dieser toxischen Verbindung. Medizinische Nachrichten heute fragte ihn kürzlich, warum Tetrodotoxin ihn interessiere, und er sagte:
„Tetrodotoxin und ähnliche Verbindungen sind sehr wirksame Lokalanästhetika. Außerdem verursachen sie im Gegensatz zu herkömmlichen Lokalanästhetika keine Anfälle, Herzrhythmusstörungen und Gewebeverletzungen (Nerven und Muskeln). "
Dr. Kohane hatte bereits in einer früheren Studie gezeigt, dass Tetrodotoxin eine Anästhesie hervorruft. Das Problem ist jedoch die starke Toxizität der Chemikalie.
In kleinen Mengen ist die Schmerzlinderung signifikant, in höheren Mengen jedoch tödlich. Dr. Kohane hat versucht, die Toxizität der Verbindung zu begrenzen und gleichzeitig ihre starke Analgesie aufrechtzuerhalten.
In einer früheren Studie hat sein Team beispielsweise Tetrodotoxin in eine Lipidmembran verpackt. Auf der Oberfläche der Membran fügten sie Moleküle hinzu, die als Sonosensibilisatoren bezeichnet werden und schallempfindlich sind.
Dann implantierten sie die winzigen Säcke unter die Haut von Ratten. Als nächstes lösten sie mithilfe von Ultraschall die Freisetzung des Toxins in kleinen Dosen aus, linderten Schmerzen und minimierten die Toxizität.
In einer anderen Studie kombinierten Dr. Kohane und sein Team zwei nervenblockierende Wirkstoffe: Tetrodotoxin und Capsaicin (die Chemikalie, die Chilischoten ihren Schlag verleiht). Sie fanden heraus, dass die beiden Verbindungen die Wirkung des anderen verstärkten und die Nervenleitung mehr blockierten als die Summe der getrennten Verwendung der beiden Medikamente.
Entfernen der Zähne eines Toxins
Trotz seiner früheren Arbeiten beschränkt die Toxizität von Tetrodotoxin derzeit die Verwendung beim Menschen. "Eine Lektion, die wir gelernt haben, ist, dass bei unseren früheren Abgabesystemen das Medikament zu schnell austreten kann, was zu systemischer Toxizität führt", sagt Dr. Kohane.
Dr. Kohane ist jedoch hartnäckig. In seiner jüngsten Studie an einem Tiermodell fusionierten er und sein Team Tetrodotoxin mit einem Polymerrückgrat.
Der Körper kann die Bindungen, die das Rückgrat des Arzneimittels halten, nur allmählich abbauen und das Toxin langsam freisetzen.
"In diesem System haben wir intravenös eine Menge Tetrodotoxin verabreicht, die ausreichen würde, um eine Ratte im ungebundenen Zustand um ein Vielfaches abzutöten, und die Tiere schienen es nicht einmal zu bemerken."
Hauptautor Dr. Daniel Kohane, Ph.D.
Mit seinen Kollegen Chao Zhao (Ph.D.) und Andong Liu (Ph.D.) testete Dr. Kohane eine Reihe von Polymeren, um die langlebigste Nervenblockade bei minimaler Toxizität zu erreichen.
Wie Zhao erklärt: "Wir können die Polymerzusammensetzung modulieren, um die Freisetzungsrate zu steuern."
Chemische Sicherheitsmaßnahme
Um die Sicherheit weiter zu verbessern, fügten die Wissenschaftler ein drittes Zeichen in Form einer Chemikalie hinzu, die die Durchlässigkeit von Nervengewebe verbesserte. Auf diese Weise konnte das Toxin leichter in die Nerven gelangen, und daher konnten die Forscher die Tetrodotoxin-Dosis reduzieren.
Dr. Kohane erklärt: „Mit dem Enhancer werden unwirksame Wirkstoffkonzentrationen wirksam, ohne die systemische Toxizität zu erhöhen. Jedes Stück Droge, das Sie in Packungen geben, ist so schlagkräftig wie möglich. “
Mit dieser Mischung aus Polymer, Toxin und Permeabilitätsverstärker blockierte eine einzelne Injektion in der Nähe des Ischiasnervs von Ratten den Nerv für 3 Tage. Wichtig ist, dass es keine offensichtlichen Anzeichen von Gewebeschäden oder Toxizität gab.
Dies sind noch frühe Tage, und es wird wahrscheinlich lange dauern, bis Tetrodotoxin die Regentschaft von Opioiden übernimmt, aber die Räder der Forschung drehen sich. Dr. Kohane erzählte MNT dass einige Gruppen Tetrodotoxin beim Menschen testen.
Er erklärte, dass "ähnliche Verbindungen wie Neosaxitoxin beim Menschen zur Infiltrationsanästhesie verwendet wurden […], sich aber noch in klinischen Studien befinden". Als wir ihn nach den wichtigsten Stolpersteinen fragten, antwortete er: "Das Übliche: Zeit, Geld, Regulierungsprozesse."
Da in den USA durchschnittlich 130 Menschen täglich an Opioidüberdosierungen sterben, müssen medizinische Forscher jede Untersuchungslinie bis zu ihrem Abschluss verfolgen.
Dr. Kohane erzählte MNT dass er „viel“ Nacharbeit geplant hat, damit die Zukunft für dieses ungewöhnlich starke Toxin vielversprechend ist.
