Per sviluppare antidoti per agenti chimici, come cianuro e gas mostarda, gli scienziati hanno bisogno di metodi analitici che tengano traccia non solo del livello di esposizione, ma anche di come il farmaco contrasta gli effetti della sostanza chimica. Ecco dove il lavoro di Erica Manandhar, associato di ricerca post-dottorato presso la South Dakota State University, entra.

Sono disponibili diversi antidoti approvati dalla Food and Drug Administration per l'avvelenamento da cianuro, ma hanno gravi limitazioni, spiegò Manandhar, che ha completato il suo lavoro di dottorato presso il Dipartimento di Chimica e Biochimica nel dicembre 2017. Ha sviluppato il primo metodo analitico per valutare un nuovo antidoto al cianuro, dimetil trisolfuro (DMTS), e un metodo per rilevare rapidamente una sostanza associata all'esposizione alla senape sulfurea.

Il suo consulente di ricerca, professore Brian Logue, ha sviluppato contromisure per affrontare l'esposizione al cianuro e ad altre possibili armi chimiche per più di un decennio attraverso il supporto del Dipartimento della Difesa e del National Institutes of Health. Logue ha sviluppato un metodo per rilevare l'esposizione al cianuro in 60 secondi da un campione di sangue e sta lavorando per ottenere l'approvazione della FDA per un dispositivo portatile chiamato cyanalyzer.

Manandhar ha detto, "Sono sempre stato interessato alla scienza per risolvere i problemi che hanno un impatto sulla vita delle persone. Lavorando con il Dr. Logue sul cianuro e sugli agenti di guerra chimica, Posso aiutare a trovare risposte a domande di grande preoccupazione nel mondo moderno".

Test di un nuovo antidoto al cianuro

"Il DMTS non dipende da nessun altro enzima del corpo, quindi può funzionare da solo. Può facilmente penetrare nella membrana cellulare e nella barriera emato-encefalica e può essere somministrato per via intramuscolare, questo è importante quando si ha a che fare con vittime di massa sul campo , " Disse Manandhar.

Per valutare un antidoto in modelli animali, gli scienziati devono capire la velocità con cui gli antidoti entrano nel corpo, come neutralizza il cianuro e come il corpo lo espelle o lo metabolizza. "Gli scienziati devono sapere cosa fa il farmaco nel corpo, " ha detto Manandhar. Il metodo analitico che ha sviluppato determina i livelli di DMTS nel sangue.

I ricercatori che lavorano sul DMTS come antidoto al cianuro inviano campioni dai loro studi sugli animali a Manandhar per l'analisi mentre lavorano per l'approvazione della FDA. Il loro lavoro collaborativo è finanziato attraverso il programma Countermesures Against Chemical Threats (CounterACT) del National Institutes of Health, che sostiene lo sviluppo di nuove terapie per prevenire e curare le lesioni da sostanze chimiche tossiche, che può essere rilasciato a seguito di un incidente industriale o di un attacco terroristico.

Rilevamento dell'esposizione al gas mostarda

Quasi un secolo dopo la mostarda sulfurea, comunemente noto come gas mostarda, fu usato per la prima volta come agente di guerra chimica nella prima guerra mondiale, non c'è ancora nessun antidoto. Esposizione al gas mostarda, come un liquido o un gas, provoca vesciche sulla pelle e sulle mucose, secondo i Centri per il controllo e la prevenzione delle malattie. Le vittime potrebbero non sapere di essere state esposte per ore o addirittura giorni e il vapore può essere trasportato dal vento.

"Il modo principale in cui l'iprite uccide è attraverso il danno respiratorio, "Manandhar ha detto, sottolineando che la senape sulfurea è stata utilizzata negli anni '80 durante la guerra Iran-Iraq e, più recentemente, in Siria. "I ricercatori stanno cercando di capire come avviene questa tossicità, cosa possiamo fare per mitigarlo e quali farmaci hanno il potenziale per farlo".

L'obiettivo finale è quello di sviluppare antidoti, ma per farlo, gli scienziati devono determinare il livello di esposizione in modo da sapere quanto sia efficace il trattamento, Log spiegato. "Ecco dove entriamo noi."

Determinare il dosaggio inalato è difficile perché la frequenza respiratoria e il volume polmonare differiscono, spiegò Manandhar, che seleziona campioni da studi sugli animali condotti presso l'Università del Colorado-Denver. La ricerca è supportata anche da NIH CounterACT.

"Cerchiamo biomarcatori - in cosa si converte il gas mostarda - per sviluppare studi accurati sulla tossicità per inalazione, " Manandhar ha detto. Per la sua ricerca di tesi, Manandhar ha sviluppato un metodo per rilevare l'ossido di senape solforata, un biomarcatore di esposizione alla senape sulfurea, nel plasma. "Appare nel corpo subito dopo l'esposizione e il metodo analitico di Erica identifica il marker in 15 minuti, "Loghi ha spiegato.

"Il piano è utilizzare i biomarcatori per creare una diagnostica per l'iprite, " ha continuato. Tuttavia, Logue ammonito, è stato fatto solo un piccolo numero di studi. Sarà necessario ulteriore lavoro per confermare che i biomarcatori che hanno identificato saranno correlati alla dose inalata effettiva. Sebbene ci sia ancora molto da fare, gli scienziati stanno facendo progressi verso lo sviluppo di un antidoto per un agente di guerra chimica che ha minacciato le popolazioni mondiali per decenni.