Svetleči liposomi kot nadomestilo za poskuse na živalih

(12.02.2013) Raziskovalci Tehnične visoke šole v Zürichu (ETH) so patentirali novo metodo, s katero lahko testirajo biološko aktivnost enega najmočnejših strupov, botulinskega nevrotoksina. Če bo postopek prodrl v laboratorije, bi lahko letno z njim rešili pol milijona življenj laboratorijskih mišk.

Botulinski nevrotoksin je eden najmočnejših poznanih strupov. Proizvaja ga bakterija Clostridium botulinum. Toksin inhibira prenos signala iz živčnih končičev do mišic, kar vodi v paralizo in onemogočeno dihanje. Le en mikrogram na kilogram telesne teže je odmerek, ki lahko ubije odraslega človeka.  Botulinski nevrotoksin je razvpit zastrupljevalec živil, ki se lahko na primer pojavlja v nezadostno steriliziranih pločevinkah z zelenjavo.

Botulinski toksin pa ima tudi svoje prednosti. Z njim zdravijo številne kronične bolezni in poškodbe, med drugim živčno pogojene neuravnanosti na telesu kot sta tortikolis in strabizem, migreno ali teniški komolec. Od 90ih let naprej omenjen toksin s pridom uporabljajo tudi v kozmetični industriji pod imenom Botox, ki služi 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 miškah. S tem testom se določa pri katerem odmerku umre polovica poskusnih živali. Za takšne rutinske laboratorijske preiskave v farmacevtski industriji vsako leto v Evropi in ZDA pogine več kot pol milijona miši.

Intenzivnejše svetlikanje pomeni višje koncentracije

Nov testni sistem, ki ga je razvil strokovnjak Oliver Weingart v sodelovanju s švicarskim Laboratorijem Spiez, bi lahko sedaj rešil te poskusne živali. Omenjen sistem testiranja je prvi, ki deluje brez uporabe živih živali ali celičnih kultur. Aktivnost živčnega strupa namreč določa s pomočjo umetno izdelanih mešičkov iz lipidne membrane, tako imenovanih liposomov. Tako je raziskovalec v laboratoriju za mikrobiologijo živil izumil drobcene mešičke, obdane z dvojno lipidno membrano, ki so podobni celicam živčnim končičev. 

V membrane so vgrajeni specifični receptorji, na katere se veže 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 mešička. Ta po svojem razpadu prične fluorescirati. Jakost fluorescence je linearno odvisna on donkcentracije botulinskega toksina – Bolj kot se liposomi svetlikajo, višja 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 šolanega osebja,“ pravi Weingart. Ob tem je meja detekcije botulinskega toksina pri miših okoli 10 pikogramov. Cilj nove metode je, da bi se s pomočjo liposomov lahko dokazovalo tudi količine strupa, manjše od pikograma, torej bilijonino grama.

Merljiva fluorescenca je pri novem postopku dosežena že po eni do treh urah testiranja. Dokončen rezultat je na voljo že po manj kot 24 urah, pri miših pa je potrebno čakati vsaj en do tri dni. „Ugotovili smo, da je ideja izvedljiva,“ pojasnjuje Martin Loessner, profesor za mikrobiologijo živil. Raziskovalci so tako pričeli s standardizacijo testnih rezultatov. Ob tem je potrebno optimizirati tudi liposome, da bodo podajali natančnejše rezultate meritev.

Zaščitena s patentom

V raziskovalnem delu so sodelovali strokovnjaki Medicinske visoke šole 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 zaščitili po vsem svetu. Weingartu v nadaljnjem delu pomaga pridobljena štipendija, pridobljena s strani „3R Research Foundation Switzerland“. Omenjena organizacija se zavzema za izboljšave na področju testiranja na živih živalih po principu 3R (Reduction, Refinement and Replacement), pri čemer jo podpirajo organizacije za zaščito živali 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. Možnost obstaja, da se podobne testne metode za iskanje nevrotoksinov, razvijejo tudi za pregledovanje pitne vode ali živil.

Sorodni članki

Število želve Astrochelys radiata drastično upada zaradi pretiranega ulova z namenom prodaje; Vir slike: Craig Stanford

Več kot polovico vrst želv ogroža izumrtje

51 mednarodnih strokovnjakov za želve je v lanskem letu naredilo obsežno študijo o globalni ogroženosti teh živali. Študija je bila objavljena v strokovni publikaciji „Current Biology“
preberi več

Laboklin predstavlja »zanimivo fotografijo«. Kakšna je diagnoza?; Vir slike: Laboklin

Laboklin predstavlja »zanimivo fotografijo«. Kakšna je diagnoza?

Ljubitelji ugank, imamo nekaj za vas! Laboklin vam bo vsak mesec pripravil novo zanimivo fotografijo posebnega kliničnega primera
preberi več

Skrivnostni primer meseca: laminitis pri kasaču  kaj se skriva v ozadju?

Skrivnostni primer meseca: laminitis pri kasaču – kaj se skriva v ozadju?

Laboklin vam predstavlja 10 letnega kasača po imenu Wallach, ki je v preteklih 24 urah kazal odpor do gibanja, togost in oslabelost
preberi več

prhljajaste, eritemazozne lezije po boku

Skrivnostni primer meseca: kožne lezije in srbež na glavi psa

Laboklin vam predstavlja 10 letno, intaktno psičko pasme yorkshire terrier, ki se že 2 leti spopada s ponavljajočimi kožnimi spremembami in srbežem po obrazu in uhljih
preberi več

Pozitiven Rivalta test; Vir slike: LABOKLIN

Skrivnostni primer meseca: mlad maček z velikimi težavami

Laboklinov skrivnostni primer meseca predstavlja mačka, kastrata pasme Devon Rex, starega eno leto s hiporeksijo, apatijo in oteklim trebuhom
preberi več

Digitalni kongres Nemškega združenja veterinarjev praktikov

Digitalni kongres Nemškega združenja veterinarjev praktikov

bpt-Kongress 2020: odprte prijave na prvi evropski digitalni kongres za veterinarje praktike
preberi več

Slika 2: povečan lumen maternice z veliko tekočine, debrisom in cističnimi strukturami; Vir slike: LABOKLIN

Skrivnostni primer meseca: nepričakovani izvidi materničnega izpirka kobile.

V tokratnem skrivnostnem kliničnem primeru vam Laboklin predstavlja 24 letno kobilo z dolgotrajnimi težavami z neplodnostjo
preberi več