• Sunday February 17,2019

Mutiertes Enzym könnte Überdosierungen behandeln

Im Kampf gegen Kokain-Überdosierung und Sucht begrüßen Sie den kleinen Freund der Wissenschaftler: ein mutiertes Enzym mit einem Appetit auf Koks.

Rund 500.000 Menschen besuchen die Notaufnahme jedes Jahr infolge von Kokainüberdosierungen in den Vereinigten Staaten, aber es gibt kein einziges von der Food and Drug Administration zugelassenes Medikament zur Behandlung von Kokain-Toxizität - noch nicht. Forscher haben eine vielversprechende Therapie durch molekulare Stärkung entdeckt Kokainesterase, ein natürliches Enzym, das Bakterien, die sich in der Nähe der Wurzeln von Kokapflanzen befinden, in eine Form bringt, die bei Überdosierung toxische Kokainspiegel ausspült.

Nur so stark wie schwach

Nichts anderes in der Natur bringt Kokain auf seine inaktiven Komponenten mit der Hartnäckigkeit der Kokainesterase zurück, und Wissenschaftler haben lange gehofft, das Enzym für therapeutische Zwecke zu nutzen. Das Problem bei der Kokainesterase besteht jedoch darin, dass sie bei Körpertemperatur nur 12 Minuten überlebt und somit für die Behandlung unbrauchbar wird. Um diese Hürde zu überwinden, hat sich ein Team von Wissenschaftlern mit den Schwächen des Enzyms beschäftigt.

Das Team erstellte Rechenmodelle, die das Verhalten des Enzyms simulierten, als es erhitzt wurde, und enthüllte die Teile seiner Struktur, die zuerst aufgelöst wurden. Anschließend testeten die Forscher verschiedene Mutationen, die die Schwachstellen des Enzyms stärkten und gleichzeitig die Eigenschaften des koksbrüchigen Verhaltens aufrechterhielten. Sie entschieden sich für zwei Mutationen, die im Grunde einen molekularen Querbalken an der schwächsten Stelle des Enzyms bildeten - und es funktionierte.

Ihre Mutationen, die in einer Petrischale getestet wurden, erhöhten die Halbwertszeit der Kokainesterase bei Körpertemperatur auf 100 Tage und erhöhten die Effizienz der Kokain-Metabolisierung um 150 Prozent - fast 1.000 Mal schneller als der menschliche Körper.

Mäuse retten

Der nächste Test für das mutierte Enzym bestand darin, diese Petrischalenperformance innerhalb eines Tieres wiederherzustellen. Die Forscher verabreichten fünf Mäusen eine einzelne Injektion einer Mischung, die ihr mutiertes Enzym enthielt, und führten täglich tödliche Injektionen mit Kokain durch, bis sie starben. Zwei Mäuse starben nach vier Tagen der Injektionen, während die verbleibenden zwei Mäuse sechs hielten. Obwohl es für die Mäuse kein gutes Ende fand, war es die längste Zeitspanne, in der eine einzelne Dosis des mutierten Enzyms eine tödliche Überdosis abschreckte. Sie veröffentlichten ihre Ergebnisse Anfang dieses Monats in der Zeitschrift ACS Chemical Biology.

Was kommt als nächstes?

Dies ist nicht das erste Mal, dass dieses Team erfolgreich ein verbessertes koksenhungriges Enzym entwickelt hat. Eine andere Version, die sechs Stunden überleben kann, befindet sich derzeit in klinischen Studien. Ihre neuesten Erkenntnisse bringen jedoch die Kokain-Toxizität auf ein ganz neues Niveau.

Die neueste Version der Kokainesterase muss noch weiter erforscht werden, bevor sie in Notaufnahmen arbeitet, aber sie scheint sich für klinische Studien als würdig zu erweisen. Bei der Suchtbekämpfung ist jedoch mehr Forschung erforderlich, um festzustellen, ob das Enzym Kokain im Körper eliminiert, bevor es seine Wirkung auf das Gehirn haben kann.

Bildnachweis: Kzenon / Shutterstock

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