Sepsis, de overdreven reactie van het lichaam op een infectie, treft meer dan 1,5 miljoen mensen en alleen al in de VS overlijden er elk jaar minstens 270.000 mensen. De standaardbehandeling van antibiotica en vloeistoffen is voor veel patiënten niet effectief, en degenen die overleven, lopen een hoger risico op overlijden.

In nieuw onderzoek gepubliceerd in het tijdschrift Nature Nanotechnology vandaag rapporteerde het laboratorium van Shaoqin "Sarah" Gong, een professor bij het Wisconsin Institute for Discovery aan de Universiteit van Wisconsin-Madison, een nieuwe op nanodeeltjes gebaseerde behandeling die ontstekingsremmende moleculen en antibiotica levert.

Het nieuwe systeem redde het leven van muizen met een geïnduceerde versie van sepsis die bedoeld was om als model voor menselijke infecties te dienen, en is een veelbelovend proof-of-concept voor een mogelijke nieuwe therapie, in afwachting van aanvullend onderzoek.

De nieuwe nanodeeltjes leverden de chemische stof NAD ⁺ of de gereduceerde vorm NAD(H), een molecuul dat een essentiële rol speelt in de biologische processen die energie genereren, genetisch materiaal bewaren en cellen helpen zich aan te passen aan en stress te overwinnen. Hoewel NAD(H) bekend staat om zijn ontstekingsremmende functie, werd klinische toepassing belemmerd omdat NAD(H) niet rechtstreeks door cellen kan worden opgenomen.

"Om klinische vertaling mogelijk te maken, moeten we een manier vinden om NAD(H) efficiënt af te leveren aan de beoogde organen of cellen. Om dit doel te bereiken, hebben we een aantal nanodeeltjes ontworpen die NAD(H) direct in de cel kunnen transporteren en afgeven. , terwijl voortijdige afgifte en afbraak van geneesmiddelen in de bloedbaan wordt voorkomen", zegt Gong, die ook aanstellingen heeft bij de afdeling Biomedische Technologie en de afdeling Oogheelkunde en Visuele Wetenschappen van de UW School of Medicine and Public Health.

Het interdisciplinaire werk werd geleid door Gong samen met Mingzhou Ye en Yi Zhao, twee postdoctorale fellows in het Gong-lab. John-Demian Sauer, een professor in de afdeling Medische Microbiologie en Immunologie, werkte ook mee aan het project.

Sepsis kan dodelijk zijn in twee fasen. Eerst begint een infectie in het lichaam. Het immuunsysteem reageert door een drastische ontsteking te creëren die de bloedstroom belemmert en bloedstolsels vormt, die weefselsterfte kunnen veroorzaken en een kettingreactie kunnen veroorzaken die leidt tot orgaanfalen. Daarna corrigeert het lichaam zichzelf door het immuunsysteem te onderdrukken, wat op zijn beurt de vatbaarheid voor infecties verhoogt. Het beheersen van complicaties veroorzaakt door ontsteking is van vitaal belang bij sepsistherapie.

Het lipide-gecoate calciumfosfaat of metaal-organische raamwerk nanodeeltjes ontworpen door het Gong-lab kunnen worden gebruikt om NAD(H) en antibiotica samen te leveren. Gong's laboratorium testte de NAD(H)-geladen nanodeeltjes in meerdere muismodellen, waaronder endotoxemie, multiresistente pathogeen-geïnduceerde polymicrobiële bacteriëmie, evenals een punctie-geïnduceerd sepsismodel met secundaire infectie door een veelvoorkomende ziekteverwekkende bacterie genaamd P. aeruginosa .

De behandeling met nanodeeltjes presteerde veel beter dan het gebruik van alleen NAD(H). In een muismodel voor endotoxemie stierven muizen zonder enige behandeling of behandeld met vrij NAD(H) binnen twee dagen. Daarentegen overleefden muizen die waren behandeld met NAD(H)-geladen nanodeeltjes allemaal. Deze dierstudies hebben aangetoond dat de NAD(H)-nanodeeltjes kunnen helpen een gezond immuunsysteem te behouden, de bloedvatenfunctie te ondersteunen en multi-orgaanschade te voorkomen.

Deze technologie kan de weg effenen voor de ontwikkeling van een nieuwe klinische therapie voor sepsis die ook kan worden toegepast in andere ontstekingsgerelateerde scenario's, zoals de behandeling van COVID-19. Een bijkomend voordeel van deze therapie is het vermogen om infecties te behandelen met lagere hoeveelheden antibiotica, waardoor overmatig gebruik wordt verminderd. Verder onderzoek in grotere diermodellen zal nodig zijn voordat klinische proeven bij mensen kunnen beginnen.

"De NAD(H)-nanodeeltjes hebben het potentieel om vele andere ziekten te behandelen, omdat NAD(H) betrokken is bij zoveel biologische routes. Er is sterk bewijs voor het gebruik van NAD(H) als interventie of hulpmiddel bij kritieke ziekten," zegt Gong. + Verder verkennen

Onderzoekers ontwikkelen IV-injectiebehandeling voor sepsis