การเกิดริ้วรอยบนใบหน้า

ผู้ใช้โบท็อกซ์อาจรู้สึกประหลาดใจเมื่อรู้ว่าพวกเขาได้รับการฉีดนิวโรทอกซินจากแบคทีเรียที่เรียกว่าโบทูลินั่ม ซึ่งเป็นหนึ่งในสารพิษที่เป็นที่รู้จักมากที่สุด การสัมผัสกับแบคทีเรียโบทูลินัมจำนวนมากอาจทำให้เกิดโรคอัมพาตซึ่งบางครั้งอาจถึงแก่ชีวิตได้เรียกว่าโรคโบทูลิซึม เมื่อเดือนที่แล้ว ชาวฟลอริเดียนหลายคนต้องเข้ารับการรักษาในโรงพยาบาลด้วยโรคโบทูลิซึมหลังจากได้รับการฉีดสารต่อต้าน ริ้วรอย ที่เจ้าหน้าที่สงสัยว่าเป็นโบท็อกซ์เลียนแบบราคาถูกและไม่ผ่านการรับรองจากองค์การอาหารและยา โบทูลินั่มท็อกซินทำงานโดยการบุกรุกเซลล์ประสาท ซึ่งจะปล่อยเอนไซม์ที่ป้องกันการหดตัวของกล้ามเนื้อ ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา นักวิทยาศาสตร์ได้ระบุว่าเอนไซม์จับกับตำแหน่งเฉพาะบนโปรตีนที่เรียกว่า SNAREs ซึ่งก่อตัวเป็นโครงสร้างที่ซับซ้อนในไซแนปส์ระหว่างเซลล์ประสาทและเซลล์กล้ามเนื้อ หากไม่มี SNARE เส้นประสาทจะไม่สามารถปล่อยสัญญาณเคมีที่บอกให้เซลล์กล้ามเนื้อหดตัว และส่งผลให้เป็นอัมพาตได้ "เอนไซม์โบทูลินั่มเลือกโจมตีหนึ่งในโปรตีน SNARE และตัดมันออกเป็นสองส่วน" ศาสตราจารย์ Axel T. Brunger แห่งมหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ดกล่าว "นั่นก็เพียงพอแล้วที่จะขัดขวางการทำงานของมัน แต่วิธีการที่เอนไซม์ระบุและแยก SNARE เป้าหมายนั้นเป็นเรื่องของการเก็งกำไรอย่างมาก" ตอนนี้ Mark A. Breidenbach นักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาของ Brunger และ Stanford ได้ไขปริศนาบางส่วนแล้ว ผลลัพธ์ของพวกเขาซึ่งจะตีพิมพ์ในวารสาร Nature ฉบับออนไลน์วันที่ 12 ธันวาคมสามารถช่วยนักวิจัยพัฒนาวิธีการรักษาทางเลือกสำหรับโรคโบทูลิซึมและอาจพบแอปพลิเคชันทางการแพทย์ใหม่สำหรับโบท็อกซ์และสารพิษต่อระบบประสาทอื่น ๆ เครื่องจักรที่ชาญฉลาด มีโบทูลินัมนิวโรทอกซินเจ็ดรูปแบบที่ผลิตโดยแบคทีเรีย Clostridium botulinum เจ็ดสายพันธุ์ที่แตกต่างกัน บรูนเจอร์ นักวิจัยจากสถาบัน Howard Hughes Medical Institute ผู้ดำรงตำแหน่งศาสตราจารย์ในแผนกสแตนฟอร์ดสามแผนก ได้แก่ สรีรวิทยาโมเลกุลและเซลล์ ประสาทวิทยา และวิทยาศาสตร์ประสาทวิทยา และรังสีซินโครตรอนสแตนฟอร์ด ห้องปฏิบัติการ (SSRL). "โบทูลินั่มนิวโรทอกซินทั้ง 7 ตัวจะตัดโปรตีน SNARE ที่ตำแหน่งต่างๆ ตามพื้นผิว" เขากล่าว “ทำไมเป็นอย่างนั้น เราไม่รู้จริงๆ” สำหรับการศึกษาธรรมชาติ นักวิจัยมุ่งเน้นไปที่หนึ่งในเจ็ดรูปแบบคือ botulinum serotype A ซึ่งเป็นสารออกฤทธิ์ในโบท็อกซ์ Breidenbach ผู้เขียนนำของการศึกษานี้ใช้เวลาหลายเดือนในห้องทดลองของ Brunger เพื่อพยายามทำให้เป็นผลึกของ SNARE/botulinum A เพื่อการวิเคราะห์ในห้องปฏิบัติการ น่าเสียดายที่ตัวอย่าง botulinum A มักจะจบลงด้วยการผ่าเป้าหมาย SNARE ออกเป็นสองส่วน ทำให้มันไร้ประโยชน์ "เคล็ดลับที่มาร์คค้นพบคือการแนะนำการกลายพันธุ์ที่เฉพาะเจาะจง 2 แบบในเอนไซม์ botulinum ที่จะยับยั้งการทำงานของมัน แต่ไม่ถึงระดับที่จะส่งผลกระทบต่อโครงสร้างของมัน" บรันเกอร์กล่าว "การกลายพันธุ์ทั้งสองนี้ทำให้มันไม่สามารถตัดออกได้ ดังนั้นเราจึงสังเกตได้ว่ามันมีปฏิกิริยาอย่างไรกับ SNARE ที่ไม่บุบสลาย" คริสตัล SNARE/botulinum A ถูกนำไปที่ SSRL และ Lawrence Berkeley National Laboratories ซึ่งโครงสร้างของพวกมันถูกกำหนดโดยใช้เทคนิคที่เรียกว่า x-ray crystallography ผลลัพธ์ที่ตีพิมพ์ใน Nature เผยให้เห็นเขาวงกตสามมิติที่ซับซ้อนของโปรตีนที่บิดเบี้ยวซึ่งดูเหมือนริบบิ้นห่อของขวัญที่บิดเบี้ยว "สิ่งที่เราแสดงให้เห็นก็คือส่วนหนึ่งของโปรตีน SNARE เป้าหมายนั้นห่อหุ้มตัวเองรอบเอ็นไซม์ botulinum A โดยใช้พื้นผิวส่วนใหญ่ของเอ็นไซม์สำหรับปฏิกิริยาเฉพาะ" บรูนเจอร์กล่าว "นั่นคือการค้นพบใหม่ในการศึกษาของเรา" ปรากฎว่าโปรตีน SNARE ถูกผูกไว้กับไซต์มากกว่าสองโหลบนเอนไซม์ Brunger กล่าวว่า "การเชื่อมต่อที่กว้างขวางเช่นนี้ระหว่าง neurotoxin และเป้าหมายของมันไม่เคยเกิดขึ้นมาก่อน "สิ่งที่ botulinum A ประสบความสำเร็จกับพื้นที่ปฏิสัมพันธ์ขนาดใหญ่นี้คือความจำเพาะระดับสูงโดยมีเพียงหน่วยเดียว บ่อยครั้งในทางชีววิทยา ความจำเพาะดังกล่าวเกิดขึ้นได้จากการมีโปรตีนเสริมเชิงซ้อนขนาดใหญ่ทำงานร่วมกัน แต่แบคทีเรียเหล่านี้ใช้กลไกง่ายๆ ใน กรณีนี้ โปรตีนเดี่ยว มันเป็นเครื่องจักรที่ฉลาดมาก" แอปพลิเคชั่นใหม่ Brunger หวังว่าจะระบุโครงสร้างของเอนไซม์ botulinum อื่นๆ พร้อมกับพิษต่อระบบประสาทที่เกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดซึ่งเป็นสาเหตุของบาดทะยัก ซึ่งเป็นโรคกล้ามเนื้อร้ายแรงอีกชนิดหนึ่งที่ส่งผลกระทบต่อผู้คนหลายแสนคนทั่วโลกทุกปี "บางทีเราอาจพัฒนายาที่จะรักษาโรคโบทูลิซึมและบาดทะยักโดยแข่งขันกับจุดจับเฉพาะบนพื้นผิวของสารพิษต่อระบบประสาท" เขากล่าว "แนวคิดคือคุณสามารถฉีดผู้คนด้วยสารประกอบที่จะมีผลในทันที" การวิจัยเพิ่มเติมสามารถเปิดประตูไปสู่การใช้งานทางการแพทย์แบบใหม่ บรูนเจอร์กล่าวเสริม ตัวอย่างเช่น การทดลองเมื่อเร็วๆ นี้แสดงให้เห็นว่าโบท็อกซ์อาจมีประโยชน์ในการรักษาอาการหูอื้อ (หูอื้อ) ภาวะกลั้นปัสสาวะไม่อยู่ และการเกิดแผลเป็นส่วนเกินที่เกิดขึ้นเมื่อแผลหาย "พื้นที่ทั้งหมดนี้ยังเล็กและกำลังพัฒนา และภาพที่เรามีจนถึงตอนนี้ยังไม่สมบูรณ์" เขากล่าวสรุป การศึกษาได้รับการสนับสนุนบางส่วนจากกระทรวงพลังงานสหรัฐและสถาบันสุขภาพแห่งชาติ