Onderzoekers hebben een manier ontwikkeld om een ​​worstelend immuunsysteem te ondersteunen om de strijd tegen sepsis mogelijk te maken, een dodelijke aandoening die het gevolg is van de extreme reactie van het lichaam op een infectie.

De wetenschappers gebruikten nanotechnologie om gedoneerde gezonde immuuncellen om te zetten in een medicijn met een verbeterd vermogen om bacteriën te doden.

In experimenten waarbij muizen met sepsis werden behandeld, de gemanipuleerde immuuncellen elimineerden bacteriën in bloed en belangrijke organen, overlevingskansen drastisch verbeteren.

Dit werk richt zich op een behandeling voor sepsis in een laat stadium, wanneer het immuunsysteem is aangetast en niet in staat is om binnendringende bacteriën te verwijderen. De wetenschappers werken samen met clinici die gespecialiseerd zijn in de behandeling van sepsis om het ontwikkelingsproces van geneesmiddelen te versnellen.

"Sepsis blijft de belangrijkste doodsoorzaak in ziekenhuizen. Er is al lange tijd geen effectieve behandeling voor sepsis in een laat stadium. We denken dat deze celtherapie patiënten kan helpen die in het late stadium van sepsis komen, " zei Yizhou Dong, senior auteur en universitair hoofddocent farmacie en farmacologie aan de Ohio State University. "Voor vertaling in de kliniek, we denken dat dit kan worden gebruikt in combinatie met de huidige intensive care-behandeling voor sepsispatiënten."

De studie is vandaag gepubliceerd in Natuur Nanotechnologie .

Sepsis zelf is geen infectie - het is een levensbedreigende systemische reactie op infectie die kan leiden tot weefselbeschadiging, orgaanfalen en overlijden, volgens de Centers for Disease Control and Prevention. De CDC schat dat 1,7 miljoen volwassenen in de Verenigde Staten elk jaar sepsis ontwikkelen, en een op de drie patiënten die in een ziekenhuis overlijden, heeft sepsis.

Dit werk combineerde twee primaire soorten technologie:het gebruik van vitamines als hoofdbestanddeel bij het maken van lipidenanodeeltjes, en het gebruik van die nanodeeltjes om te profiteren van natuurlijke celprocessen bij de creatie van een nieuw antibacterieel medicijn.

Cellen die macrofagen worden genoemd, zijn een van de eerste responders in het immuunsysteem, met de taak om binnendringende ziekteverwekkers te "eten". Echter, bij patiënten met sepsis, het aantal macrofagen en andere immuuncellen is lager dan normaal en ze functioneren niet zoals zou moeten.

In dit onderzoek, Dong en collega's verzamelden monocyten uit het beenmerg van gezonde muizen en kweekten ze in omstandigheden die ze in macrofagen transformeerden. (Monocyten zijn witte bloedcellen die kunnen differentiëren tot andere soorten immuuncellen.)

Het lab ontwikkelde ook op vitamine gebaseerde nanodeeltjes die vooral goed waren in het afleveren van boodschapper-RNA, moleculen die genetische informatie vertalen in functionele eiwitten.

De wetenschappers, die gespecialiseerd zijn in boodschapper-RNA voor therapeutische doeleinden, construeerde een boodschapper-RNA dat codeert voor een antimicrobieel peptide en een signaaleiwit. Het signaaleiwit maakte de specifieke accumulatie van het antimicrobiële peptide mogelijk in interne macrofaagstructuren die lysosomen worden genoemd, de belangrijkste locatie voor bacteriedodende activiteiten.

Vanaf hier, onderzoekers leverden de nanodeeltjes geladen met dat boodschapper-RNA in de macrofagen die ze hadden geproduceerd met donormonocyten, en laat de cellen het van daaruit meenemen om een ​​nieuwe therapie te "fabriceren".

"Macrofagen hebben van nature antibacteriële activiteit. Dus als we het extra antibacteriële peptide aan de cel toevoegen, die antibacteriële peptiden kunnen de antibacteriële activiteit verder versterken en de hele macrofaag helpen om bacteriën te verwijderen, ' zei Dong.

Na het zien van veelbelovende resultaten in celtesten, de onderzoekers dienden de celtherapie toe aan muizen. De muismodellen van sepsis in deze studie waren geïnfecteerd met multiresistente Staphylococcus aureus en E. coli en hun immuunsysteem was onderdrukt.

Elke behandeling bestond uit ongeveer 4 miljoen gemanipuleerde macrofagen. Controles ter vergelijking omvatten gewone macrofagen en een placebo. In vergelijking met controles, de behandeling resulteerde in een significante vermindering van bacteriën in het bloed na 24 uur - en voor degenen met aanhoudende bacteriën in het bloed, een tweede behandeling maakte ze weg.

Dong beschouwt de afgifte van boodschapper-RNA door lipide nanodeeltjes aan bepaalde soorten immuuncellen van toepassing op andere ziekten, en zijn laboratorium werkt momenteel aan de ontwikkeling van kankerimmunotherapie met behulp van deze technologie.