Hoe een dodelijk gif kan helpen bij de opioïde crisis
Nu de opioïde crisis in de schijnwerpers staat, zoeken wetenschappers naar nieuwe manieren om pijn aan te pakken. Een groep heeft zijn aandacht gevestigd op een dodelijk gif dat van nature voorkomt in sommige zeedieren. De laatste studie bij ratten levert bemoedigende resultaten op.
Opioïden zijn een reeks geneesmiddelen die werken op opioïde receptoren om pijn snel te verlichten.
Hoewel ze effectief en veilig zijn als mensen ze correct gebruiken, zijn ze zeer verslavend.
Volgens de Centers for Disease Control and Prevention (CDC) was in 2017 in de Verenigde Staten tweederde van de sterfgevallen door een overdosis drugs een opioïde.
In hetzelfde jaar stierven 47.000 mensen als gevolg van een overdosis opioïden, en opioïden op recept speelden een rol bij 36% van deze sterfgevallen.
Volgens het National Institute on Drug Abuse hadden in 2017 1,7 miljoen mensen in de VS "stoornissen in het gebruik van middelen die verband houden met opioïde pijnstillers op recept".
De bovenstaande statistieken onderstrepen de dringende behoefte aan een niet-verslavende maar nog steeds effectieve vervanging voor opioïden.
Dr. Daniel Kohane, Ph.D., leidde onlangs een onderzoek door een groep onderzoekers van het Boston Children’s Hospital in Massachusetts die denken dat ze de oplossing hebben gevonden in een dodelijk gif uit de oceaan. De wetenschappers publiceerden hun meest recente bevindingen in het tijdschrift Nature Communications.
Tetrodotoxine op proef
Verschillende zeedieren, waaronder kogelvissen en blauwgeringde octopussen, bevatten tetrodotoxine. Dit toxine blokkeert natriumkanalen, waardoor zenuwen geen impulsen kunnen dragen.
Na inslikken kan het symptomen veroorzaken zoals hoofdpijn, braken en een tintelend gevoel in de tong en lippen. Als een persoon er genoeg van binnenkrijgt, kan dit leiden tot ademhalingsstilstand en de dood.
Tetrodotoxine is ongeveer 1.200 keer giftiger dan cyanide, waardoor het misschien een onwaarschijnlijke kandidaat is om acute pijn te behandelen.
Dr. Kohane is al enige tijd geïnteresseerd in het therapeutische potentieel van deze giftige stof. Medisch nieuws vandaag vroeg hem onlangs waarom tetrodotoxine hem interesseerde, en hij zei:
“Tetrodotoxine en soortgelijke verbindingen zijn zeer krachtige lokale anesthetica. Bovendien veroorzaken ze, in tegenstelling tot conventionele lokale anesthetica, geen aanvallen, hartritmestoornissen en weefselbeschadiging (zenuw en spier). "
Dr. Kohane had in een eerdere studie al aangetoond dat tetrodotoxine anesthesie veroorzaakt. Het probleem is echter de krachtige toxiciteit van de chemische stof.
In kleine hoeveelheden is pijnverlichting aanzienlijk, maar in grotere hoeveelheden is het dodelijk. Dr. Kohane heeft geprobeerd de toxiciteit van de verbinding te beperken terwijl de krachtige analgesie gehandhaafd blijft.
In een eerdere studie verpakte zijn team bijvoorbeeld tetrodotoxine in een lipidemembraan. Op het oppervlak van het membraan hebben ze moleculen toegevoegd die sonosensibilisatoren worden genoemd en die gevoelig zijn voor geluid.
Vervolgens implanteerden ze de kleine zakjes onder de huid van ratten. Vervolgens veroorzaakten ze met behulp van echografie de afgifte van het toxine in kleine doses, waardoor de pijn werd verlicht en de toxiciteit tot een minimum werd beperkt.
In een andere studie combineerden Dr. Kohane en zijn team twee zenuwblokkerende middelen: tetrodotoxine en capsaïcine (de chemische stof die chilipepers hun slag geeft). Ze ontdekten dat de twee verbindingen elkaars effect versterkten en de zenuwgeleiding meer blokkeerden dan de som van het gebruik van de twee geneesmiddelen afzonderlijk.
De tanden van een gif verwijderen
Ondanks zijn eerdere werk, zoals het er nu uitziet, beperkt de toxiciteit van tetrodotoxine het gebruik ervan bij mensen. "Een les die we hebben geleerd, is dat het medicijn met onze vorige toedieningssystemen te snel kan weglekken, wat kan leiden tot systemische toxiciteit", zegt Dr. Kohane.
Dr. Kohane is echter volhardend. In zijn meest recente studie in een diermodel hebben hij en zijn team tetrodotoxine gefuseerd aan een polymeerruggengraat.
Het lichaam kan de bindingen die de ruggengraat van het medicijn vasthouden alleen geleidelijk afbreken, waardoor het toxine langzaam vrijkomt.
"In dit systeem gaven we intraveneus een hoeveelheid tetrodotoxine die voldoende zou zijn om een rat meerdere keren te doden als deze in ongebonden toestand werd toegediend, en de dieren leken het niet eens op te merken."
Hoofdauteur Dr. Daniel Kohane, Ph.D.
Met zijn collega's, Chao Zhao, Ph.D., en Andong Liu, Ph.D., testte Dr. Kohane een reeks polymeren om de langstlevende zenuwblokkade te bereiken met minimale toxiciteit.
Zoals Zhao uitlegt: "We kunnen de polymeersamenstelling moduleren om de afgiftesnelheid te regelen."
Chemische veiligheidsmaatregel
Om de veiligheid verder te verbeteren, voegden de wetenschappers een derde karakter toe in de vorm van een chemische stof die de doorlaatbaarheid van zenuwweefsel verbeterde. Door dit te doen, kon het toxine gemakkelijker de zenuwen binnendringen, en daarom konden de onderzoekers de dosis tetrodotoxine verlagen.
Zoals Dr. Kohane uitlegt: “Met de versterker worden geneesmiddelconcentraties die niet effectief zijn, effectief, zonder de systemische toxiciteit te verhogen. Elk stukje medicijn dat je erin stopt, is zo krachtig mogelijk. "
Met dit mengsel van polymeer, toxine en permeabiliteitsversterker blokkeerde een enkele injectie nabij de heupzenuw van ratten de zenuw gedurende 3 dagen. Belangrijk is dat er geen duidelijke tekenen van weefselschade of toxiciteit waren.
Dit zijn nog prille dagen en het zal waarschijnlijk nog lang duren voordat tetrodotoxine de heerschappij zal nemen van opioïden, maar de wielen van het onderzoek draaien. Dr. Kohane vertelde het MNT dat sommige groepen tetrodotoxine bij mensen testen.
Hij legde uit dat "soortgelijke verbindingen, zoals neosaxitoxine, bij mensen zijn gebruikt voor infiltratie-anesthesie [...] maar nog steeds klinische proeven ondergaan." Toen we hem vroegen naar de belangrijkste struikelblokken, antwoordde hij: "Het gebruikelijke: tijd, geld, regelgevingsprocessen."
Omdat gemiddeld 130 mensen in de VS elke dag sterven aan een overdosis opioïden, moeten medische onderzoekers elke onderzoekslijn tot de conclusie volgen.
Dr. Kohane vertelde het MNT dat hij "veel" vervolgwerk heeft gepland, dus de toekomst ziet er rooskleurig uit voor dit ongewoon krachtige toxine.
