Wissenschaftler: Ein großer Fortschritt im Kampf gegen Nervenkampfstoffe

28.03.2024

In der Zeitschrift Chemico-Biological Interaction wurde ein neuer Artikel veröffentlicht, der von der Forschungsgruppe Nachhaltige Chemie und Technik der Technischen Universität Tallinn in Zusammenarbeit mit Kollegen aus der Tschechischen Republik, Brasilien und dem Vereinigten Königreich verfasst wurde. Diese Studie beleuchtet die Anwendung vorhandener Kompetenzen bei der Entwicklung biologisch abbaubarer Moleküle auf innovative Weise - zur Entwicklung neuartiger Gegenmittel gegen Organophosphatvergiftungen.

Acetylcholinesterase (AChE) ist ein Enzym, das für das reibungslose Funktionieren des Nervensystems verantwortlich ist. Es katalysiert den Abbau des Neurotransmitters Acetylcholin. Die Hemmung der menschlichen AChE ist der Hauptmechanismus für die Toxizität der so genannten Nervenkampfstoffe - chemische Kampfstoffe wie Sarin, VX oder das kürzlich bekannt gewordene Novichok. Dies führt zu einer Anhäufung von Acetylcholin an den Synapsen, was innerhalb von Minuten zu Nerven- und Atemstillstand und Tod führt. Obwohl sich die großen Weltmächte darauf geeinigt haben, auf den Einsatz von Chemiewaffen zu verzichten und ihre Bestände zu vernichten, lassen sich die wichtigsten Zwischenprodukte manchmal relativ leicht synthetisieren und von Terroristen oder Schurkenstaaten einsetzen. Trotz zahlreicher Bemühungen der Forscher gibt es noch immer keine universellen Reaktivatoren, die gegen alle Nervenkampfstoffe ausreichend wirksam sind.

Yevgen Karpichev, einer der Leiter der Forschungsgruppe, sagt: "Unsere Studie ist die perfekte Verbindung zwischen einem nachhaltigen Ansatz zur Herstellung neuer molekularer Plattformen und der Suche nach neuen Gegenmitteln - Reaktivatoren der Acetylcholinesterase, die von giftigen Organophosphorverbindungen gehemmt wird. Wir entwickeln seit Jahren die Bausteine für biologisch abbaubare ionische Flüssigkeiten (IL) und Tenside und verwenden dabei einen so genannten "Benign-by-Design"-Ansatz, um unsere Forschung nachhaltig zu gestalten. Gleichzeitig haben wir an Projekten gearbeitet, die sich mit der Entgiftung von phosphororganischen Giftstoffen befassten, und kannten diesen Bereich gut. Wir wissen, dass die Grundsätze der Nachhaltigkeit in "harten Zeiten" nicht immer auf die Chemie angewendet werden. In dieser Forschung haben wir zwei unserer Kompetenzen auf einmal angewandt."

Die neuen Verbindungen zeigen eine bemerkenswerte Aktivität gegen das durch den Nervenkampfstoff VX gehemmte AChE und übertreffen damit herkömmliche Reaktivatoren. Sie sind nicht toxisch für Bakterien und Pilze, weisen eine geringe Toxizität gegenüber Säugetierzellen auf, sind nicht persistent und im menschlichen Plasma stabil.

"Diese Arbeit stellt eine hochmoderne Studie auf diesem Gebiet dar und wird zur Verbesserung der menschlichen Acetylcholinesterase-Reaktivatoren beitragen, die für die Behandlung von Organophosphatvergiftungen von entscheidender Bedeutung sind", fügte der Leiter der Forschungsgruppe hinzu.

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Originalveröffentlichung

Illia V. Kapitanov, Marcel Špulák, Milan Pour, Ondřej Soukup, Jan Marek, Daniel Jun, Martin Novak, Joyce S.F. Diz de Almeida, Tanos C.C. França, Nicholas Gathergood, Kamil Kuča, Yevgen Karpichev; "Sustainable ionic liquids-based molecular platforms for designing acetylcholinesterase reactivators"; Chemico-Biological Interactions, Volume 385

https://www.chemie.de/news/1183073/wissenschaftler-ein-grosser-fortschritt-im-kampf-gegen-nervenkampfstoffe.html