神經毒劑 vs 酶：化學武器的矛與盾
化學武器襲擊造成包括兒童在內的80多人死亡，這引發美國政府最近對敘利亞政府的導彈襲擊。阿薩德政權顯然使用了非法的神經毒劑，違反了國際法，受害者可怕死亡的照片讓所有人震驚。
但是還有另一條途徑來減輕化學武器的危險。這條路線屬於科學領域，製造化學武器的科學。美國和世界各地的研究人員，包括華盛頓大學蛋白質設計研究所（Institute for Protein Design）的研究人員，正在開發快速安全地銷毀儲存設施和人體內神經毒劑所需的工具。
神經藥物，一類含磷化合物，是已知最毒的物質之一。短暫暴露於最有效的神經藥物變體中，可能只需要幾分鐘就會導致死亡。一旦神經藥物進入人體，它們就會不可逆地抑制一種叫做「乙醯膽鹼酯酶」（acetylcholinesterase）的重要酶。它對於神經系統的正常工作是幫助大腦和肌肉交流。當神經毒劑關閉這種酶時，整個中樞和外周神經系統中的神經元很快會受到過度刺激，導致大量出汗，抽搐和窒息導致的劇烈死亡。
化學武器通常出現在上個世紀的戰爭中：第一次世界大戰中的芥子氣，第二次世界大戰中的齊克隆B（Zyklon B）。但是，儘管納粹科學家開發了第一代神經藥物，但威力最大的神經毒劑從未在世界大戰中部署過。所謂的神經病毒之父Gerhard Schrader並沒有開始就成為一名納粹科學家；他只是在開發新的殺蟲劑時，以對抗世界飢餓，意外合成了第一種有機磷神經毒劑。後來，他領導研製團隊生產沙林（Sarin）毒素，這是所有所謂的G系列神經毒劑中毒性最大的一種。美國政府以「非常高的信心」表示，最近在敘利亞伊德利布附近的襲擊中使用了沙林。
從2013年開始，禁止化學武器組織前往敘利亞，並在丹麥，挪威，俄羅斯，中國和美國政府的幫助下銷毀了敘利亞所宣稱的所有化學武器庫存。然而，似乎並非所有阿薩德的庫存都在實際上被銷毀，或者是新的神經毒劑在敘利亞重現，無論是通過黑市交易，還是化學合成。
清除化學武器
現在，二十一世紀的化學家，生物化學家和計算機科學家，正在努力，通過設計能夠安全有效地摧毀它們的反製劑，來削弱化學武器的恐怖力量。
裝一個容器內的沙林，而不是在人體內，相對容易被摧毀。最簡單的方法是加入可溶性鹼，並將混合物加熱至接近沸點的溫度。幾個小時後，絕大多數（超過99.9％）的致命化合物可以通過稱為水解的過程分解。這是訓練有素的專家如何處理像沙林這樣的化學武器的方法。
對於進入人身體內的神經毒劑則是一個不同的故事。即使是這方面的初學者，你顯然也知道不能給一個人注射近乎沸騰的可溶性鹼。而且因為神經毒劑如此迅速地致命，任何需要幾個小時才能完成的治療都是不起作用的。
按照當前的技術，確實有化學干預措施，可以在接觸某些化學武器後避免死亡。不幸的是，這些干預措施成本高昂，難以正確定量，而且本身毒性也很大。敘利亞最近發生的襲擊事件後，部署了化學解毒劑磷定（pralidoxime）和更便宜的阿托品（atropine），但該地區的醫生擔心，他們日益減少的醫藥用品對於未來可能的襲擊所能提供的保護非常少。
為了在神經毒氣暴露後進行醫學干預，它必須快速工作。如果第一響應者施用能夠破壞沙林的某種物質，那麼，這種物質的每個分子必須能夠在一秒鐘內水解數百個神經毒素分子。
酶，通過遺傳編碼的生物學催化劑，正在完成這樣的任務。著名的酶包括乳糖酶，它存在於乳糖耐受的人群，幫助他們分解乳糖。另一種稱為RuBisCO的酶對植物固碳過程至關重要。你體內最有效的酶可以每秒進行一百萬次反應，並且在溫和的化學條件下進行。
除了驚人的速度之外，酶常常顯示出同樣令人印象深刻的選擇性。也就是說，它們只與少量結構類似的化合物發生反應，並使所有其他化合物能夠得以「倖存」。選擇性在細胞化學是有用的，但在涉及異生素時可能存在問題：這些化合物對生物體而言是外來的。人造有機磷酸鹽（如沙林）就是一種異生素。有沒有酶能夠水解他們？
我們認為有。農民噴洒殺蟲劑時，大部分都會落在地面上。居住在附近的土壤細菌受到這些外來化學物質的高劑量挑戰。事實證明，最近在這些微生物的內部發現了有效的解毒酶。
科學家已經鑒定並分離出少量的這些酶，並在一系列化合物上進行了測試，包括神經毒劑，這些化合物在結構上與某些農藥相似。少數幾個確實顯示水解活性。
改進發現
研究人員已將這些天然酶作為原料，然後，利用計算機建模和實驗室控制進化，提高了最初發現的抗神經劑酶的效率。最初僅表現出適度活性的酶已經變成針對VX（VX在化學結構上與沙林相似，是毒性最強的神經毒劑）的潛在治療劑。
在2014年底由德國和以色列的研究人員共同開展的一項概念驗證研究中，被麻醉豚鼠暴露於致死劑量的VX中，然後被注射優化的VX破壞蛋白。對於低劑量的蛋白質藥物，即使延遲15分鐘後，也能保證所有動物的存活，並且僅有造成中等中毒。
儘管科學家獲得了這些有希望的進展，但還至今依然沒有足夠高效的人體救生用酶。科學家正在完善這些微觀分子，計算機輔助蛋白質工程的新範例正在為這種生物分子設計的應用和其他應用打開大門。距離開發出使化學武器成為過去的治療劑，可能只有幾年的時間。
當全世界對敘利亞最近發生的襲擊感到悲痛時，值得記住科學複雜的力量。在試圖對抗飢餓時，可能會意外地發現致命毒素；在研究土壤微生物時，也可能會發現一種防止暴行的工具。
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