Penelitian Memerangi Agen Saraf Mendapatkan Dana Hibah $7.5 M

Menggunakan kimia komputasi untuk membantu mengembangkan penangkal baru untuk agen saraf, Christopher Hadad, Ph.D., profesor kimia di The Ohio State University, Ohio Supercomputer Center leveraged sumber daya untuk menciptakan model dinamika molekul paraoxonase terikat ligan. (kredit: Hadad / OSU)

JurnalScience – Dr. Hadad merupakan salah satu kelompok riset yang konsisten sebagai pengguna terbesar di pusat siklus komputasi, kata Ashok Krishnamurthy, yang sementara menjabat sebagai wakil direktur ekskutif OSC (Ohio Supercomputer Center). “ sangat menyenangkan bagi OSC untuk dapat memberikan sumber daya yang membantu memformalkan seperti kolaborasi penting. Mudah-mudahan, hal ini akan menyebabkan langkah-langkah signifikan terhadap pencegahan agen-agen beracun.

Agen saraf adalah bahan kimia yang menyerang sitem saraf yang menyebabkan kelumpuhan dan kejang-kejang yang pada akhirnya menyebabkan kematian pasien dengan gejala sesak nafas. Mereka melakukannya dengan ikatan enzim acetylcholinesterase sehingga tidak dapat mengirim pesan-pesan kimiawi dari otak ke seluruh tubuh.

Jika agen saraf ini melekat pada enzim, maka agen saraf tidak dapat dihapus, jelas Magliery. Jadi para peneliti memfokuskan diri pada bagaimana cara untuk menghentikan kimia mematikan tersebut sebelum mereka dapat menyerang enzim. Mereka telah merekayasa souped-up versi enzim alami manusia yang akan mencari agen saraf dari aliran darah. Tidak ada tes yang melibatkan agen saraf.

"Agen seperti gas sarin saraf, dan pestisida bahkan berhubungan, merupakan ancaman signifikan di tangan teroris, dan kami benar-benar kurang dalam cara-cara untuk mengobati korban massal," kata Magliery, wakil pimpinan pusat Ohio. "Untungnya, sudah  ada enzim dalam darah manusia yang dapat menonaktifkan agen ini. Kita hanya perlu insinyur untuk dapat  menjadikan ini  lebih efisien, dan kita harus mampu menghasilkan dan merumuskan mereka sebagai obat. "

Hadad memimpin upaya untuk pembuatan model struktur kimia  calon  enzim dalam sistem superkomputer yang kuat dan diparalel di OSC, sementara Magliery memproduksi versi sintetis dari enzim baru untuk pengujian lebih lanjut dan evaluasi praklinis oleh Angkatan Darat.

"Hasil awal dari putaran pertama hibah ini menunjukkan bahwa enzim ini dapat direkayasa untuk memiliki aktivitas yang cukup untuk digunakan sebagai agen terapeutik," kata Magliery. "Tapi masih ada tantangan di depan. Ada banyak agen terkait, dan ada beberapa enzim yang digunakan sebagai obat hari ini. "

"Hasil awal dari putaran pertama hibah ini menunjukkan bahwa enzim ini dapat direkayasa untuk dapat memiliki aktivitas yang cukup untuk digunakan sebagai agen terapeutik," kata Magliery. "Tapi masih ada tantangan di depan. Ada banyak agen terkait, dan ada beberapa enzim yang digunakan sebagai obat hari ini. "

Hadad menguraikan salah satu tantangan utama. "Di alam, masing-masing enzim pada umumnya hanya memiliki satu fungsi - satu hal bahwa hal itu sangat baik," katanya. "Tapi kita memerlukan enzim yang akan menonaktifkan banyak agen saraf yang berbeda.

"Kami butuh satu molekul yang dapat melakukan semuanya."

Magliery menambahkan bahwa enzim yang ideal akan tetap aktif selama beberapa hari atau minggu pada satu waktu, menarik zat-zat beracun dari tubuh berulang-ulang. Hal ini dapat diberikan sebagai penangkal segera setelah serangan, atau sebagai inokulasi terhadap serangan di masa depan. Tentara dan responden pertama adalah salah satu penerima kemungkinan seperti dosis pencegahan, tapi begitu juga orang-orang yang pekerjaan rutin mengekspos mereka untuk agen saraf, bahkan dalam jumlah kecil. Sebagai contoh, 300.000 pekerja pertanian Amerika menderita keracunan pestisida setiap tahun, menurut US Environmental Protection Agency. Pestisida rumah tangga menimbulkan bahaya yang sama, sehingga obat enzimatik bisa menyelamatkan nyawa di pusat-pusat kendali racun juga.

Sumber: Ohio Supercomputer Center