Die Biodesign Institute an der Arizona State University vergeben wurde eins von sechs Projekten der Forschung als Teil einer 14,4 Millionen Dollar National Institutes of Health (NIH) Anstrengungen zur Entwicklung besserer Gegenmittel für die zivile Bevölkerung anfällig für chemischen Vergiftung durch einen terroristischen Angriff.
Die allgemeinen Bemühungen ist synchronisiert die gegen (Gegenmaßnahmen gegen chemische Gefahren) Center of Excellence. Das Programm steht unter der Leitung von David Lenz, PhD, von der US Army Medical Research Institute of Chemical Defense (USAMRICD).
Tsafrir Mor, ein Forscher an der ASU Biodesign Institut und Dozent in der School of Life Sciences, wird die Führung Ermittler der fünf Jahre, 2,67 Millionen Dollar ASU Teil des Schiedsspruchs.
"Nerve Agenten, wie Sarin, gehören zu den am meisten tödlichen chemischen Waffen jemals entwickelt. Sie wurden in Kriege, wie sie vor kurzem als den 1980er Jahren und durch terroristische Organisationen wie die U-Bahn-Anschläge in Japan in die Mitte der 1990er Jahre", sagte David Moore, DVM , PhD, Director, Strategic Research Program Entwicklung, USAMRICD, bei Aberdeen Proving Ground, Maryland. "Die Arbeit dieses neue Zentrum wird dazu führen, dass ein Paradigmenwechsel in der, wie zur Behandlung von Nerven-Agent Exposition."
Neben der terroristischen Bedrohung, die Biodesign Mor weist darauf hin, dass die aktiven chemischen Bestandteile in Nerven-Agenten, Organophosphate, finden sich in vielen Pestiziden, was zu dem Unfalltod von schätzungsweise ein bis zwei Millionen Menschen weltweit, die nicht ordnungsgemäß mit Pestiziden.
Mor-Projekt stützt sich auf zwei Themen ineinander, ein sich auf die Entwicklung der menschlichen Enzyme mit neuen Aktivitäten zu neutralisieren Nerven-Agenten und eine zweite Nutzung Pflanzen zum Ausdruck bringen, Proteine des menschlichen Ursprungs in hohen Mengen.
Das Projekt, "Rapid und Large-scale-Anlage abgeleitet Produktion von Katalysatoren Nerve-Agent Bioscavengers" ist eine natürliche Entwicklung von Mor früheren Arbeit, wurde von der Defense Advance Research Project Agency "(DARPA)
"In unserem DARPA-Projekt", sagte Mor, "wir Engineered Pflanzen zum Ausdruck bringen, die natürliche Ziel dieser Toxine, das Enzym Acetylcholinesterase, und bewiesen, dass die Pflanze gewonnenen Proteinen ist wirksam für den Schutz vor Pestizid-Vergiftung."
Präklinische Studien haben gezeigt, dass eine Familie von menschlichen Proteinen, genannt cholinesterases (Kirchen), ist ein wirksames Gegenmittel gegen Nerven-Agenten. Die Enzyme wirken wie "molekulare Schwämme," Einweichen und neutralisieren die schädlichen Organophosphate, bevor sie Schaden anrichten.
Das neue Projekt konzentriert sich auf die Entwicklung von "nächsten Generation" Gegenmittel, genannt bioscavengers.
"Die neuen Kandidaten bioscavengers wir hoffen, zu entwickeln sind menschliche Enzyme, dass nicht nur die Bindung an Nerven-Agenten zu neutralisieren, aber auch zerstören sie", sagte Mor, "Wir können Pflanzen und neue Technologien entwickelt, bei ASU zu Scale-Up Produktion zu machen große Mengen von Gegenmittel Material in eine Kosten-effizient. "
Nerven-Agenten erreichen ihre tödliche Wirkung durch das Ausschalten der Kontrolle der körpereigenen peripheren Nervensystems, einschließlich der Kontrolle von Drüsen, innere Organe und Skelett-Muskeln. Das Nervensystem hat eine wichtige, weit reichende Anwendungsbereich, von der Erweiterung der Pupille in das Auge, durch die Ausscheidung von Tränen und Speichel zu leistungsfähige Muskelkontraktionen im Darm, Herz und Lunge. Folglich, Nerven-Agent Vergiftung kann dazu führen, dass mehr schwere Symptome wie unfreiwillige Ausscheidung, Zittern, Lähmungen und Tod.
Der Auslöser hinter dem Muskel-Kontraktionen ist ein chemischer Bote, Acetylcholin, die kommuniziert und überträgt Signale zwischen den Nerven, und zwischen Nerven-und Ziel-Zellen wie Muskeln. Viele Schritte sind notwendig für die ordnungsgemäße Nerven-Signal-, sondern ein wichtiger Schritt ist es, Schneebesen Acetylcholin weg von den Nerv durch ein Enzym namens Acetylcholinesterase (AChE). Andernfalls wird der Körper des cholinergen System kann schnell außer Kontrolle geraten.
Mor ist sehr interessiert an einer chemischen Cousin von AChE, genannt butyrylcholinesterase (BChE), die sich im Serum und Plasma der Leber. BChE kann ebenfalls Acetylcholin, es scheint aber auch eine Rolle spielen wie die körpereigene Staubsauger, erniedrigende Drogen und natürliche Produkte und durch die Beseitigung von ihnen aus dem Körper. Ein weiteres Enzym, paraoxonase (PON1) ist ein Bestandteil von HDL, den Körper der "gute Cholesterin" und hat eine wichtige Rolle bei der Vorbeugung von Arteriosklerose.
"Wenn es uns gelingt katalytisch neutralisieren diese Gifte mit BChE oder PON1, die wirklichen Vorteil wird sein, dass wir nicht brauchen, wie viel der Enzyme", sagte Mor. "Plus, kann es Vorteile für die Bedingungen, wie z. B. Herz-Kreislauf-Erkrankungen durch gewinnt ein erhöhtes Wissen über BChE Werke, wie klar zu potenziell schädlichen Elemente aus dem Körper."
Ches kann gereinigt werden aus dem Blut zu bedienen wie ein Nerven-Agent Gegenmittel. Allerdings, große Mengen sind notwendig für vollen Schutz, und die einzige Quelle ist veraltet Blut-Plasma-Banken.
Aber mit Blut Banken als wichtigste Quelle der Kirchen nicht in Frage kommt.
Laut Mor, Kirchen sind in solchen winzigen Mengen, dass er schätzt, würde es das gesamte Blut bei der Versorgung mit den USA nur um ein Kilogramm des Materials.
Deshalb, Mor, ein Protein-Engineering und Anlagenbau-basierten Therapeutika-Experte, wird Anpassung zunächst Pflanzen wie Protein-Produktion Fabriken zu entwickeln ein neuartiges Mittel zur biomanufacture katalytischen bioscavengers auf der Grundlage der menschlichen Proteine BChE und PON1.
Mor vor kurzem seine vier-Jahres-Auszeichnung von der Defense Applied Research Projects Administration (DARPA) zu entwickeln Ideen der Verwendung von Pflanzen als Bioproduktion System für Gegenmaßnahmen gegen chemische Kampfstoffe. Sein Werk der Wahl ist Tabak, da es sich um einen Non-Food-Kultur. Nach seinen Berechnungen, kann er schaffen genug Kirchen mit dem System und vergrößere es auf entsprechend zur Versorgung der gesamten USA in etwa 100-1000 qm, abhängig von der Protein-Ertrag pro Pflanze.
Am Ende der neuen Frist gewähren, Mor ist zuversichtlich, dass sein Ansatz wird dazu führen, dass neue wirksame und sichere Gegenmaßnahmen zum Schutz der Menschen aus der toxischen Wirkungen von Pestiziden und Nerven-Agent Exposition zu einem Bruchteil der derzeitigen Dosis von menschlichen BChE und zu einem Bruchteil der die Kosten des Verfahrens.
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Artikel angepasst von Medical News Today aus Original-Pressetext.
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Die Biodesign Institute an der ASU integriert unterschiedlichsten Bereichen der Wissenschaft zur Heilung und Verhütung von Krankheiten, überwinden die Grenzen der Schädigung, erneuern die Umwelt und die Verbesserung der nationalen Sicherheit. Durch die Fixierung der Forschung in der Biologie, Technik, Medizin, Physik, Informationstechnologie und Kognitionswissenschaft, das Institut beschleunigt Entdeckungen in Verwendungen, dass angenommen werden kann rasch durch den privaten Sektor. Für weitere Informationen, besuchen Sie http://www.biodesign.asu.edu/.
Kontakt: Forscher Tsafrir Mor
Arizona State University