Er is dringend behoefte aan betere methoden om bacteriële infecties te behandelen in de race tussen de ontwikkeling van nieuwe antibiotica en de opkomst van resistente bacteriën.

momenteel, antimicrobiële resistentie is verantwoordelijk voor 23, 000 doden per jaar in de Verenigde Staten en 700, 000 doden wereldwijd. Een Wellcome Trust 2016-studie voorspelde dat de huidige opkomst van nieuwe virulente stammen tegen 2050 hoger zal zijn dan de goedkeuringsgraad van de Amerikaanse Food and Drug Administration voor nieuwe antimicrobiële middelen, wat betekent dat het aantal sterfgevallen door antimicrobiële resistente stammen het aantal sterfgevallen door kanker zal overschrijden.

Hongbo Pang, onderzoeker van de Universiteit van Minnesota, hielp bij het ontdekken van het eerste voorbeeld van een effectief gentherapeutisch middel tegen dodelijke bacteriële infecties met behulp van een nanotherapeuticum om kort interfererend RNA (siRNA) af te leveren dat zich richt op cellen van het immuunsysteem. Dit onderzoek, gepubliceerd in het tijdschrift Natuurcommunicatie , werd uitgevoerd door een team van de Universiteit van Minnesota; Universiteit van Californië, San Diego (UCSD); Sanford Burnham Medical Discovery Institute (SBMDI); en het Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST).

"Deze studie toont perfect het grote potentieel aan van gerichte nanotechnologie bij de behandeling van verschillende menselijke ziekten, " zei Pang, een assistent-professor aan het University of Minnesota College of Pharmacy.

"Dit is echt een geweldig voorbeeld van convergent onderzoek, " zei Michael Sailor van de Universiteit van Californië, San Diego. "Om dit concept te laten werken, we moesten onze expertise op het gebied van nanomaterialen bij UCSD en de expertise op het gebied van membraan- en celbiologie bij KAIST combineren met de peptiden en ziektemodellen die zijn ontwikkeld door onze biomedische medewerkers bij de SBMDI en UMN."

Het onderzoeksteam onderzocht verder gentherapeutische, een onderbenutte aanpak om bacteriële infecties te bestrijden en het immuunsysteem van het lichaam te versterken. siRNA-gentherapieën zijn in staat om het vermogen van sommige aangeboren immuuncellen om bacteriën aan te vallen, te verbeteren, terwijl de ontstekingsreactie van het immuunsysteem die het herstel kan verstoren, wordt stopgezet.

Met deze behandeling, de hoop is een breed scala aan bacteriële infecties, inclusief opkomende soorten, kan worden aangevallen. Hoewel het leveren van siRNA in het lichaam notoir moeilijk is, de studie wees uit dat siRNA-therapie een volledig herstel van een dodelijke bacteriële infectie veroorzaakte door 100 procent van de muizen te redden die waren geïnfecteerd met een dodelijke dosis Staph. aureus longontsteking.

"Een korte peptidestreng kan macrofagen herkennen, een belangrijk immuunceltype, selectief op de infectieplaats, " voegde Pang toe. "In combinatie met nanomateriaal met unieke voordelen als medicijndragers, we zouden gentherapieën efficiënt kunnen leveren waar ze nodig zijn, en een volledig herstel te bereiken van een dodelijke bacteriële infectie."

Het onderzoeksteam nam drie kenmerken op in hun ontwerp van nanodeeltjes:

• genereerde een poreuze gastheer voor nanodeeltjes die zijn siRNA-lading beschermde tegen voortijdige afbraak in de bloedbaan;
• ontdekte een peptide dat zich selectief richt op macrofaagcellen, een type witte bloedcel die vreemde microben aanvalt en signaleert dat er een indringer aanwezig is
• een chemische coating ontwikkeld, een fusogeen lipide genoemd, waardoor het nanodeeltje in de macrofaag kon doordringen en zijn gentherapeutisch middel aan de juiste compartimenten in de cel kon afleveren.

Volgens Pang, de studie is het eerste voorbeeld van een effectieve gentherapie voor dodelijke bacteriële infecties, met behulp van een nanotherapeuticum om siRNA af te leveren aan macrofaagcellen. Het onderzoeksteam, Voor de eerste keer, hebben aangetoond dat therapeutische siRNA een volledig herstel van een dodelijke bacteriële infectie kan genereren.