Svetleči liposomi kot nadomestilo za poskuse na ivalih
(12.02.2013) Raziskovalci Tehnične visoke ole v Zürichu (ETH) so patentirali novo metodo, s katero lahko testirajo bioloko aktivnost enega najmočnejih strupov, botulinskega nevrotoksina. Če bo postopek prodrl v laboratorije, bi lahko letno z njim reili pol milijona ivljenj laboratorijskih mik.
Botulinski nevrotoksin je eden najmočnejih poznanih strupov. Proizvaja ga bakterija Clostridium botulinum. Toksin inhibira prenos signala iz ivčnih končičev do miic, kar vodi v paralizo in onemogočeno dihanje. Le en mikrogram na kilogram telesne tee je odmerek, ki lahko ubije odraslega človeka. Botulinski nevrotoksin je razvpit zastrupljevalec ivil, ki se lahko na primer pojavlja v nezadostno steriliziranih pločevinkah z zelenjavo.
Botulinski toksin pa ima tudi svoje prednosti. Z njim zdravijo tevilne kronične bolezni in pokodbe, med drugim ivčno pogojene neuravnanosti na telesu kot sta tortikolis in strabizem, migreno ali teniki komolec. Od 90ih let naprej omenjen toksin s pridom uporabljajo tudi v kozmetični industriji pod imenom Botox, ki slui za glajenje obraznih gubic.
Vendar pa je uporaba botulinskega toksina igra z ognjem. Toksin je naravni proizvod in ga ni mogoče proizvajati v konstantnih koncentracijah. Zaradi te lastnosti zahtevajo organi za odobritev uporabe, da se vsaka serija terapevtikov, ki vsebujejo botulinski toksin, pregleda in se ji določi toksičnost s testom za LD50 na mikah. S tem testom se določa pri katerem odmerku umre polovica poskusnih ivali. Za takne rutinske laboratorijske preiskave v farmacevtski industriji vsako leto v Evropi in ZDA pogine več kot pol milijona mii.
Intenzivneje svetlikanje pomeni vije koncentracije
Nov testni sistem, ki ga je razvil strokovnjak Oliver Weingart v sodelovanju s vicarskim Laboratorijem Spiez, bi lahko sedaj reil te poskusne ivali. Omenjen sistem testiranja je prvi, ki deluje brez uporabe ivih ivali ali celičnih kultur. Aktivnost ivčnega strupa namreč določa s pomočjo umetno izdelanih meičkov iz lipidne membrane, tako imenovanih liposomov. Tako je raziskovalec v laboratoriju za mikrobiologijo ivil izumil drobcene meičke, obdane z dvojno lipidno membrano, ki so podobni celicam ivčnim končičev.
V membrane so vgrajeni specifični receptorji, na katere se vee botulinski toksin po principu ključa in ključavnice. Zaradi kislosti okolne tekočine se struktura toksina spremeni tako, da se njegov del lahko infiltrira v liposom. V njegovi notranjosti razvije dodatno aktivnost, s katero razgradi poseben protein v notranjosti meička. Ta po svojem razpadu prične fluorescirati. Jakost fluorescence je linearno odvisna on donkcentracije botulinskega toksina Bolj kot se liposomi svetlikajo, vija je koncentracija strupa v testiranem terapevtiku.
Ceneje, enostavno in natančneje
Metoda ima očitne prednosti: Proizvodnja liposomov je poceni, za delo z njimi pa ne potrebujemo posebej olanega osebja, pravi Weingart. Ob tem je meja detekcije botulinskega toksina pri miih okoli 10 pikogramov. Cilj nove metode je, da bi se s pomočjo liposomov lahko dokazovalo tudi količine strupa, manje od pikograma, torej bilijonino grama.
Merljiva fluorescenca je pri novem postopku doseena e po eni do treh urah testiranja. Dokončen rezultat je na voljo e po manj kot 24 urah, pri miih pa je potrebno čakati vsaj en do tri dni. Ugotovili smo, da je ideja izvedljiva, pojasnjuje Martin Loessner, profesor za mikrobiologijo ivil. Raziskovalci so tako pričeli s standardizacijo testnih rezultatov. Ob tem je potrebno optimizirati tudi liposome, da bodo podajali natančneje rezultate meritev.
Začitena s patentom
V raziskovalnem delu so sodelovali strokovnjaki Medicinske visoke ole v Hannovru, podjetje Miprolab GmbH iz Göttingena ter Laboratorij Spiez, kjer je Weingart pričel s svojim projektom. Sedaj so skupaj patentirali svoj testni sistem ter ga tako začitili po vsem svetu. Weingartu v nadaljnjem delu pomaga pridobljena tipendija, pridobljena s strani 3R Research Foundation Switzerland. Omenjena organizacija se zavzema za izboljave na področju testiranja na ivih ivalih po principu 3R (Reduction, Refinement and Replacement), pri čemer jo podpirajo organizacije za začito ivali in farmacevtska industrija.
Do sedaj so se znanstveniki ukvarjali predvsem s področjem farmacevtske industrije. Martin Loessner in Oliver Weingart pa si prizadevata tudi, da bi se testni sistem lahko prenesel na druga področja. Monost obstaja, da se podobne testne metode za iskanje nevrotoksinov, razvijejo tudi za pregledovanje pitne vode ali ivil.