A géntechnológiával módosított dohány fontos emberi vegyületet állít elő, amely megvédi az emberi testet a szerves foszfátmérgezéstől.

anyag

Egy 20 tagú amerikai-izraeli csapat Tsafrir Mor, a tempe-i Rizon Állami Egyetem vezetésével online jelentette be a Nemzeti Tudományos Akadémia Proceedings-jében. A cikk első szerzője kollégája, Brian Geyer volt. Az agyjelek elektromos impulzusok formájában alakulnak ki, amelyek kémiai átváltássá alakulnak át. Ez lehetővé teszi a kommunikációt szűk réseken keresztül, ún. szinaptikus hasadékok, amelyek elválasztják az idegsejteket egymástól, vagy a neuronok a célsejtektől. Az acetilkolin neurotranszmitter nagyon fontos szerepet játszik a központi és a perifériás idegrendszerben.

Véletlen vagy szándékos szerves foszfátmérgezés azonban veszélyeztetheti az egész rendszert. Ezeket az anyagokat számos növényvédő szerben, valamint idegi vegyi fegyverekben találják meg. Tsafrir Mor és munkatársai kimutatták, hogy a humán butiril-kolinészteráz (BChe), amely a bio-seprő molekula, mesterségesen előállítható a növények által, és hogy ez a növényi változat hatékonyan véd a szerves foszfátmérgezés ellen. Ez "nemcsak" fontos a szerves foszfátok elleni védelem szempontjából, hanem az Alzheimer-kór demenciájának és más acetilkolinhoz kapcsolódó betegségek kutatásának szempontjából is. Hasznos lehet a kábítószer-túladagolások és általában a kábítószer-függőség, különösen a kokain kezelésében is. A fejlődő világban elég gyakran előfordul a szerves foszfátok általi véletlen mérgezés. A szegény gazdák gyakran rájuk is szavaznak, mint az öngyilkosság eszközére. A vegyi fegyverek formáját a náci Németországban szerezték meg, később az USA és a Szovjetunió is felhalmozta őket. A hidegháború befejezése és a Szovjetunió megszűnése után néhány ilyen fegyver más országok és terrorista csoportok felelőtlen rezsimjeinek kezébe került. Annál is fontosabb a hatékony védelem.

A szerves foszfátmérgezés akut tüneteit például atropinnal kezelik, de a hasonló kezelések nem kezelnek olyan hosszú távú neurológiai következményeket, mint az izomgyengeség, görcsrohamok és görcsök, maradandó agykárosodások és viselkedési rendellenességek. A molekuláris seprők megvédik a testet a nemkívánatos anyagoktól, amelyek semlegesítik vagy elpusztítják. A legtöbbet kutatott bio-seprő két emberi kolinészteráz - acetilkolin-észteráz (AChe) és az említett BChe. Az elsőt az agyi idegsejtek termelik, a másodikat a máj, a BChe kering a vérszérumban. A szervezet védelme a káros vegyi anyagokkal szemben a kolinészterázok fontos karbantartást végeznek - "elsöpörik" a felesleges acetilkolin molekulákat.

Az AChe így megszakítja az idegi impulzusok továbbadását az agy szinapszisain, valamint a motoros idegsejtek és az izomsejtek receptorainak interfészén keresztül. Előfordul, hogy a jel alábbhagy, ami eltart egy pillanatig. Ha az átvitel folytatódik, az összehangolatlan mozgások megbénulást okozhat. A kolin-észterázok az acetilkolin hulladékát hidrolízissel elpusztítják, a molekulát vízmolekulával hasítva. AChe másodpercenként legfeljebb 25 000 acetilkolin molekulát képes kezelni. Mivel az idegi impulzusok szabályozásának teljes kolinrendszere nagyon érzékeny, sok növény és állat védelmi és támadó eszközként használja fel annak megzavarását. A szerves foszfátok toxicitása az, hogy blokkolják a kolinészterázok hatását. Az emberi test szembesül ezzel egy olyan génnel, amely a BChe-t, egy AChe-vel rokon vegyületet kódolja. A vér kering, hogy szükség esetén fellépjen az ilyen blokádok ellen. AChe-t nehezen lehet beszerezni az agyból, BChe-t a vérből könnyen - és szükség esetén tárolható.

De van fogása. Nem elég. Ahhoz, hogy a harctéren egyetlen dandárt (több ezer katonát) megvédjen az idegmérgektől, vérellátásra lenne szüksége az egész országban. Ezenkívül a békés orvosi célok a BChe rendelkezésre álló mennyiségének jelentős bővítését igénylik. A kolinrendszer veleszületett vagy szerzett rendellenességeinek kezelésétől a kokain túladagolás említett kezeléséig és az ettől a gyógyszertől való függésig. Tsafrir Mor és munkatársai sikeresen kipróbálták ennek egyik lehetséges módját. Géntechnológiával módosított dohánynövényeket használtak, amelyek emberi BChe-t termeltek a levelekben. Két állatmodellben (egerek és tengerimalacok) igazolták, hogy a BChe növény megbízható védelmet nyújt a peszticidektől és az idegkémiai fegyverektől származó szerves foszfátok ellen.

A tudósok a növényi BChe élettartamát a természetes emberi BChe-hez közelebb álló értékre is meghosszabbíthatták a véráramban, növelve annak hatékonyságát. Jelenleg a BChe növény úgy működik, hogy megöli ennek az enzimnek az egyik molekuláját, hogy megölje a kolinészteráz blokkoló szer minden egyes molekuláját. A Tsafrira Mora csapata úgy akarja módosítani a BChe üzemet, hogy az katalitikusan, azaz tömegesen, mint AChe működjön. Ez lehetővé tenné a mérgezés elleni megelőző védelemben vagy a mérgezés kezelésében a Bche lényegesen alacsonyabb dózisainak felhasználását.

Az Amerikai Egyesült Államok Nemzeti Tudományos Akadémiájának 2010. november 5-i korai kiadása
Arizonai Állami Egyetem közleménye, 2010. november 23.