Japonya’daki Doshisha Üniversitesi’nden Profesör Hiroaki Kitagishi liderliğindeki bir araştırma ekibi, CO ve HCN zehirlenmesine karşı panzehir görevi gören “hemoCD-Twins” adlı sentetik bir heme modeli bileşik geliştirdi. Araştırmacılar, Proceedings of the National Academy of Sciences’da yayınlanan yakın tarihli bir araştırma makalesinde bu yeni panzehirin gelişimini detaylandırıyor. Bileşik, salin solüsyonunda iki heme modeline ayrılır; hemoCD-P, CO’yu güçlü bir şekilde yakalar ve hemoCD-I, CN’yi etkili bir şekilde temizler.
Dünyanın dört bir yanındaki binalar, talihsiz durumlarda alev alma eğilimindedir. Alevler dışında yanan malzemeler, yutulması halinde ölümcül olabilen oldukça zehirli karbon monoksit (CO) ve hidrojen siyanür (HCN) gazları üretir. Solunduğunda, bu gazlar hemoglobine, sitokromlara ve “hemes” olarak bilinen demir içeren bileşiklere güçlü bir şekilde bağlanır ve normal aerobik solunumu bloke eder. Bir kişinin yaşamı tehdit eden bu toksinlere bir kez maruz kaldığında, onları vücuttan etkili bir şekilde çıkarmanın imkansız olduğuna inanılmaktadır. Aslında, şu anda eş zamanlı CO ve HCN zehirlenmesinin üstesinden gelebilecek herhangi bir terapötik yaklaşım mevcut değildir. Bu, bina yangınlarında zehirli gazlara maruz kalan insanların hayatlarını kurtarmada önemli bir zorluk teşkil ediyor.
Yakın zamanda yapılan bir atılımda, Doshisha Üniversitesi Bilim ve Mühendislik Fakültesi’nden Profesör Hiroaki Kitagishi liderliğindeki bir araştırma ekibi, Japonya, CO ve HCN zehirlenmesi için panzehir görevi gören “hemoCD-Twins” adlı sentetik bir heme modeli bileşik geliştirdi. Prof. Kitagishi ve işbirlikçileri—Dr. Doshisha Üniversitesi’nden Qiyue Mao, Japonya Yapı Araştırma Enstitüsü’nden Dr. Xuansu Zhao, Japonya Doshisha Kadın Liberal Sanatlar Koleji’nden Dr. Akiko Kiriyama ve Fransa, Paris Est Creteil Üniversitesi’nden Dr. Roberto Motterlini, Proceedings of the National Academy of Sciences’ta (PNAS) bugün (20 Şubat 2023) yayınlanan son araştırma makalelerinde bu yeni panzehir. Tuzlu solüsyonda hemoCD Twins, hemoCD-P’nin CO’yu çok güçlü bir şekilde yakaladığı ve hemoCD-I’in CN-‘yi etkili bir şekilde temizlediği iki heme modeline ayrılır.
Yüksek derecede toksik CO ve HCN aynı anda bina yangınları sırasında serbest bırakılır. Hem-model bileşiklerin bir karışımı olan “hemoCD-Twins” olarak bilinen yeni bir heme bileşiği, güçlü bir panzehir görevi görerek CO ve HCN’yi vücuttan hızla dışarı atar. Kredi: Prof. Hiroaki Kitagishi
Bu hayat kurtaran bileşiğin geliştirilmesinin ardındaki motivasyon neydi? Prof. Kitagishi, “Yirmi yılı aşkın bir süredir sentetik heme-model bileşikleri (hemoCD’ler) üzerinde çalışıyoruz. Sentetik organik bileşiklerin (porfirin ve siklodekstrinler) bir karışımını içeren hemoCD serisi, tamamen sentetik malzemeler kullanarak hemlerin biyolojik fonksiyonlarını gerçekleştiren orijinal heme modeli sistemimiz olmuştur. Araştırmamız sırasında güzel bir sabah, hemoCD’lerin CO ve HCN tarafından eş zamanlı zehirlenmelere karşı panzehir olarak en iyi şekilde kullanılabileceği fikrine kapıldım.”
Ekip ayrıca hemoCD-Twin’lerin çok etkili olduğunu gösterdi. Fare modellerinde CO ve HCN eşzamanlı zehirlenmesine karşı etkili ve hızlı panzehir. Farelerde, bu bileşiğin %85 hayatta kalma oranı ve hızlı iyileşme ile sonuçlandığını bulmuşlardır. Ayrıca bu ikili antidot, çok düşük toksisite ve idrarla atılım yoluyla hızlı eliminasyon sergilemiştir. Ayrıca, hemoCD-Twin’lerin anında panzehir etkisi, yüksek derecede güvenlik ve depolama stabilitesi vardı.
Bu panzehir uzun vadede hayatımızı nasıl etkileyecek? Kitagishi, “Bu panzehir, ani yangınların neden olduğu gaz zehirlenmesinden kaynaklanan hasarı sınırlayacak ve gaz zehirlenmesinin neden olduğu çeşitli semptomların tedavisi için test edilebilir. Çeşitli klinik dışı ve klinik çalışmaların 5-10 yıl içinde tamamlanmasıyla, hemoCD-Twin’lerin ambulanslara, acil durum hastanelerine ve diğer tesislere dahil edilebileceğini umuyoruz. Bu şekilde, gelecek nesillerin ani yangın gazı zehirlenmesinden korkmasına gerek kalmayacak. Bu bileşiği dünyada terapötik bir ajan olarak uygulamak için tıp doktorları ile işbirliği içinde klinik ve klinik olmayan araştırmalara devam edeceğiz. Bu amaçla genel toplumdan işbirliğini talep etmek istiyoruz.” Prof. Kitagishi’nin hemoCD-Twin’lerin güçlü bir panzehir olarak kullanılması vizyonunun hayata geçtiğini umuyoruz!
Referans: “Karbon monoksit ve siyanür zehirlenmesine karşı etkili bir ikili panzehir olarak sentetik bir porfirin” 20 Şubat 2023, Proceedings of the National Academy of Sciences.
DOI: 10.1073/pnas.2209924120
Japonya Doshisha Üniversitesi’nden Profesör Hiroaki Kitagishi Hakkında
Hiroaki Kitagishi, Japonya Doshisha Üniversitesi, Fen ve Mühendislik Fakültesi Moleküler Kimya ve Biyokimya Bölümü’nde Profesördür. Araştırmaları Porfirin, Siklodekstrin, Heme, CO, Supramoleküler Kimya, Biyoinorganik Kimya, Yaşam bilimleri ve Biyomateryaller üzerine odaklanmaktadır. Doshisha Üniversitesi’ndeki kapsamlı araştırma görevinden önce, Osaka Üniversitesi Mühendislik Enstitüsü Uygulamalı Kimya Bölümü’nde doktora sonrası araştırmacı olarak çalıştı. Lisans, yüksek lisans ve doktora derecelerini aldı. sırasıyla Doshisha Üniversitesi, Nara Bilim ve Teknoloji Enstitüsü, Malzeme Bilimi Enstitüsü, Malzeme Bilimi Bölümü ve Doshisha Üniversitesi’nden. 80’den fazla yayına imza attı ve 1500’den fazla alıntı yaptı.
Finansman bilgileri
Bu çalışma, MEXT/JSPS KAKENHI tarafından finansal olarak desteklenmiştir (Grant No. JP20H02871) ve JP21K20543), Japonya Tıbbi Araştırma ve Geliştirme Ajansı’ndan Çeviri Araştırma Programı (22ym0126814j0001), Uehara Memorial Vakfı ve Takahashi Endüstriyel ve Ekonomik Araştırma Vakfı.