Novel therapeutic approaches to treatment of botulinum neurotoxin poisoning

治疗肉毒杆菌神经毒素中毒的新方法

基本信息

项目摘要

PROJECT SUMMARY/ABSTRACT: Botulinum neurotoxin (BoNT) is a highly potent, neuroparalytic poison that cleaves presynaptic SNARE proteins required for neurotransmitter release. The primary toxic effect of BoNT poisoning is blockade of neuromuscular transmission, leading to flaccid paralysis and death by respiratory arrest. There are no specific countermeasures capable of reversing symptomatic botulism. Current treatment strategies for lethal exposures are limited to post-exposure prophylaxis via passive immunoglobulin therapy, which cannot prevent respiratory collapse once botulism symptoms emerge, and supportive care. In the event of a large-scale botulism outbreak or deliberate attack, there is limited ability to maintain large numbers of symptomatic victims on artificial ventilation for weeks or longer. Consequently, development of effective therapeutics for respiratory paralysis is a high priority for public health and national defense. A major limitation in creating an effective therapeutic for botulinum poisoning has been the inability to identify post-exposure treatments that block or terminate the molecular toxicity of the BoNT light chain (LC) within the nerve terminal. This project aims to develop a new class of botulism antidotes that exploit the natural neuronal receptors and trafficking pathways normally employed by the targeted toxin itself. Unlike available antibody-based therapeutics and small molecule inhibitors of the light chain metalloprotease, the botulinum neurotoxin (BoNT)‐based therapeutics that we have developed can reach an intracellular target in a post‐exposure setting. Unlike conventional small molecule therapeutics, which would equally affect all cells in the body with potentially deleterious side effects, the proposed method will specifically deliver a therapeutic moiety only to the cytosol of the target cells (neurons). This is a unique approach toward treating not only botulism, as embodied in this proposal, but also infectious and neurodegenerative diseases in which the causative agents reside and exert their action intra-neuronally. The team of scientists assembled for this project includes researchers with unique expertise who are well-qualified for the task at hand, including a long and successful history in generating BoNT-neutralizing nanobodies, extensive expertise in expressing neuron-targeted physiologically active fusion proteins that use metalloprotease-inactivated BoNT/C1 as a molecular vehicle for delivery of nanobodies, expertise in test systems for development of compounds promoting accelerated degradation of intracellular targets through the endogenous proteasomal system, and extensive experience in developing in vitro and in vivo models that can be used to test novel botulism antidotes.
项目摘要/摘要: 肉毒神经毒素(BONT)是一种高潜力的神经分析毒物 神经递质释放所需的蛋白质。骨中毒的主要毒性作用是封锁 神经肌肉传播,导致呼吸停滞的瘫痪和死亡。没有具体的 能够逆转有症状的肉毒杆菌的对策。当前致命暴露策略 仅限于通过被动免疫球蛋白疗法预防暴露后预防,这无法阻止呼吸 一旦出现肉毒杆菌症状崩溃,并提供了支持护理。如果发生大规模肉毒杆菌暴发 或故意攻击,在人造上保持大量症状的能力有限 通风几周或更长时间。因此,开发有效的呼吸麻痹疗法是 公共卫生和国防的高度优先事项。为创建有效疗法的主要局限 肉毒杆菌中毒一直是无法识别暴露后治疗的,以阻止或终止 神经末端内骨轻链(LC)的分子毒性。该项目旨在开发一个新课程 利用自然神经元接收器和贩运途径通常采用的肉毒杆菌抗原 目标毒素本身。与可用的基于抗体的疗法和光的小分子抑制剂不同 链金属蛋白酶,我们已经开发的基于肉毒杆菌神经毒素(BONT)的疗法可以达到 暴露后环境中的细胞内目标。与常规的小分子疗法不同,这将 同样会影响体内所有细胞具有潜在有害的副作用,该方法将专门 仅向靶细胞(神经元)的胞质溶胶提供治疗部分。这是一种独特的方法 不仅将肉毒杆菌视为本提案中体现的肉毒杆菌,还可以在 病因代理人居住并在神经内发挥作用。科学家团队集会了 该项目包括具有独特专业知识的研究人员,他们合格地完成了手头的任务,包括 长期成功的历史,在产生散发纳米生物形成,表达广泛的专业知识方面 使用金属蛋白酶灭活的BONT/C1的神经靶向物理活性融合蛋白作为A 用于递送纳米型的分子媒介物,用于开发化合物的测试系统专业知识 通过内源性蛋白酶体系统加速细胞内靶标的降解,并广泛 具有可用于测试新型肉毒杆菌疾病的体外和体内模型的经验。

项目成果

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