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新型多功能解毒劑可對抗神經(jīng)毒劑中毒

LLNL-02 血腦屏障

LLNL-02 可以通過血腦屏障(如圖),從而更有效地保護中樞神經(jīng)系統(tǒng)。來源:利亞姆克勞斯/LLNL

勞倫斯利弗莫爾國家實驗室 (LLNL) 的科學(xué)家們開發(fā)了一種新的多功能解毒劑來對抗神經(jīng)毒劑中毒。這項發(fā)表在《科學(xué)報告》雜志上的工作是 LLNL 全球安全局、其法醫(yī)科學(xué)中心和美國陸軍化學(xué)防御醫(yī)學(xué)研究所 (USAMRICD) 合作建立的高度迭代過程的結(jié)果。

像沙林或諾維喬克這樣的化學(xué)武器神經(jīng)毒劑通常通過阻止信息從由大腦和脊髓組成的中樞神經(jīng)系統(tǒng) (CNS) 到控制包括呼吸在內(nèi)的許多過程的外周神經(jīng)系統(tǒng) (PNS) 來發(fā)揮作用. 大腦的天然保護 - 血腦屏障 (BBB) - 長期以來一直是開發(fā)有效神經(jīng)毒劑解毒劑的主要障礙,這種解毒劑在歷史上只能防止 PNS 受損,因為它們不能穿過 BBB。

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在使用涉及計算建模和藥物化學(xué)的并行努力確定了最有希望的化合物后,最佳候選化合物在幾種生化測定中進行了評估,從而發(fā)現(xiàn)了 LLNL-02。發(fā)現(xiàn) LLNL-02 可以保護 CNS 和 PNS 免受神經(jīng)毒劑沙林的影響。LLNL-02 是同類中的第一種解毒劑,因為它確實穿過 BBB 以保護大腦。

“這個過程極具挑戰(zhàn)性——在生化評估后,大多數(shù)合成的化合物要么有效地穿過 BBB 模型,但無效,反之亦然,”該項目的通訊作者 Carlos Valdez 和 LLNL 首席化學(xué)家說。“我什至會稱 [LLNL-02] 大海撈針,當我們找到它時,我們欣喜若狂。這對我們的團隊來說是一項相當大的成就。”

經(jīng)過兩年的實驗室和計算測試,在 USAMRICD 進行的生化分析顯示 LLNL-02 對人類細胞系無毒。下一步是在動物模型中評估 LLNL-02。“它與美國陸軍目前使用的‘黃金標準’解毒劑一樣有效,”瓦爾迪茲說。

對 LLNL-02 對抗 VX 和新特工(如 Novichoks)的有效性的研究仍在繼續(xù),最顯著的是用于 2018 年在英國刺殺 Sergei Skripal 和他的女兒,以及 2020 年刺殺 Alexei Navalny。

“這些人很幸運,他們能夠被送往醫(yī)院并保持生命,直到他們的身體能夠妥善處理特工,”瓦爾迪茲說。“這就是我們現(xiàn)在期待看到的——如果 LLNL-02 有一些超越沙林的保護活性。”

“結(jié)果表明,LLNL 獨特的設(shè)施和科學(xué)人才集合正在突破可能的界限,”LLNL 法醫(yī)科學(xué)中心主任奧黛麗·威廉姆斯說。“LLNL-02 是一種很有前途的多功能化合物,由獨特的工藝制成,為保護生物恐怖主義和化學(xué)武器的受害者提供了一條前進的道路。”

參考文獻:Brian J. Bennion、Michael A. Malfatti、Nicholas A. Be、Heather A. Enright、Saphon Hok、C. Linn 撰寫的“用于神經(jīng)毒劑暴露的 CNS 可滲透再激活劑的開發(fā):一種迭代的多學(xué)科方法” Cadieux、Timothy S. Carpenter、Victoria Lao、Edward A. Kuhn、M. Windy McNerney、Felice C. Lightstone、Tuan H. Nguyen 和 Carlos A. Valdez,2021 年 7 月 30 日,科學(xué)報告。
DOI: 10.1038/s41598-021-94963-2

其他 LLNL 合著者包括 Brian Bennion、Michael Malfatti、Nicholas Be、Heather Enright、Saphon Hok、Timothy Carpenter、Victoria Lao、Edward Kuhn、Windy McNerney、Felice Lightstone 和 Tuan Nguyen。

這項工作由國防威脅減少局化學(xué)和生物技術(shù)部資助。

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