Analiza interakcija organofosfornih spojeva s esterazama i mogućim metama terapije kod otrovanja (OPEsterOX)

HrZZ: Istraživački projekt IP-2022-10-6885

Suradnici na projektu: Goran Šinko, Tena Čadež, Dora Kolić, Višnja Stepanić, Vesna Gabelica Marković, Zoran Radić

Trajanje 48 mjeseci, od 2023.-2027.

Sažetak

Izloženost organofosfatima (OP) od kojih su neki pesticidi ili živčani bojni otrovi (ŽBO) dovodi do inhibicije enzima acetilkolinesteraze (AChE) ključnog za funkcioniranje živčanog sustava. Blokiranje aktivnosti izaziva kolinergičku krizu, odnosno pretjeranu stimulaciju muskarinskih i nikotinskih membranskih receptora u središnjem i perifernom živčanom sustavu, što može dovesti do dugotrajnih posljedica trovanja pa i do smrti. Standardna terapija trovanja OP koja uključuje primjenu antimuskarinika, atropina i oksimskog reaktivatora AChE, nije učinkovita za različite OP, posebice nije za fosforoamidate radi strogo strukturalno ovisnog mehanizma reaktivacije enzima. Alternativna terapija odnosi se na srodni enzim butirilkolinesterazu (BChE) koji veže OP spojeve u cirkulaciji i kao takav djeluje kao stehiometrijsko biočistilo OP. Stoga ovaj projekt koristi poznate (npr. tabun, metamidofos i fenamifos) i neistražene spojeve (A-seriju organofosfata) za bolje razumijevanje mehanizama interakcija kolinesteraza s fosforoamidatima s ciljem pronalaska učinkovitih načina terapije. Biokemijski mehanizam interakcija enzima sveobuhvatno će se proučavati na molekulskoj razini metodama in silico, in vitro i ex vivo kako bi se odredili afiniteti vezanja, brzine inhibicije i učinkovitost reaktivacije enzima. Mehanizmi toksičnosti odabranih OP studirat će se na staničnom nivou. Najučinkovitiji reaktivatori testirat će se kao antidoti na miševima izloženim OP. Također, na mišjem mozgu ispitat će se neuroinflamatorni učinak OP kao i neuroprotektivna djelotvornost oksimske terapije praćenjem specifičnih markera astroglioze, mikroglioze i vijabilnosti neurona. Ove sveobuhvatne analize doprinijet će neupitno poznavanju interakcija fosforoamidata i učinkovitije terapije u otrovanju s njima i sličnim OP.

Publikacije

1. godina projekta

1. Kolić, Dora; Kovarik, Zrinka. N-methyl-d-aspartate receptors: Structure, function, and role in organophosphorus compound poisoning. BioFactors, 50(5), 2024, 868–884.
2. Mlakić, Milena; Čadež, Tena; Šinko, Goran; Škorić, Irena; Kovarik, Zrinka. New Heterostilbene and Triazole Oximes as Potential CNS-Active and Cholinesterase-Targeted Therapeutics. Biomolecules, 14(6), 2024, 679(37).

2. godina projekta

1. Čadež, Tena; Maček Hrvat, Nikolina; Šinko, Goran; Kalisiak, Jarosław;  Radić, Zoran; Fokin, Valery V.;  Sharpless, Karl Barry;  Taylor, Palmer;  Kovarik, Zrinka. Click-chemistry-derived oxime library reveals efficient reactivators of nerve agent-inhibited butyrylcholinesterase suitable for pseudo-catalytic bioscavenging. Arch Toxicol (2025) https://doi.org/10.1007/s00204-025-03985-6

Diseminacija rezultata

1. godina projekta

• 48^th FEBS Congress: Mining biochemistry for human health and well-being, Milano, Italija (29.06.2024 – 03.07.2024).
  Posterska prezentacija: New and old challenges in reversing organophosphorus toxicity (N. Maček Hrvat, D. Kolić, T. Čadež, Z. Kovarik).
• EUROTOX2024: Toxicology – A Quest for safe Chemicals and Medicines, Copenhagen, Danska (08.09.2024 – 11.09.2024).
  Posterska prezentacija: Assessment of organophosphate-induced toxicity and evaluation of antidotal efficacy on cellular level (T. Čadež, Z. Kovarik).
• ChEPON, 15th International Meeting on Cholinesterases, 9 th International Conference on Paraoxonases, Brdo pri Kranju, Slovenija (15.09.2024 – 18.09.2024).
  Posterske prezentacije: Outlining the A-series of organophosphorus compounds – cholinesterase inhibition, reactivation, cytotoxicity (Nikolina Maček Hrvat, Dora Kolić, Tena ČadeŽ, Goran Šinko, Zrinka Kovarik);
  Evaluation of resveratrol compounds as therapeutics in organophosphorus poisoning (Tena Čadez, Milena Mlakić, Nikolina Maček Hrvat, Irena Škorić, Zrinka Kovarik).
• FEBS3+ Meeting: Exploring Molecular Frontiers, Pula, Hrvatska (25.09.2024 – 28.09.2024).
  Posterska prezentacija: Bioscavenging capacity of butyrylcholinesterase reduces Inhibition impact of organophosphate compounds in human blood (Dora Kolić, Goran Šinko, Ines Primožič, Zrinka Kovarik).
• HKD simpozij: 8th Mini Symposium of Section of Medicinal and Pharmaceutical Chemistry, Zagreb, Hrvatska, (19. 11. 2024.).
  Predavanje: CNS-active ligands against neurotoxocity in organophosphate compound poisoning (Dora Kolić, Nikolina Maček Hrvat, Zoran Radić, Zrinka Kovarik).