Eine kontrollierte Phagentherapie gegen arzneimittelresistente Krankheitserreger

Der Kampf gegen arzneimittelresistente Krankheitserreger bleibt intensiv. Während der Bericht der Centers for Disease Control (CDC) 2019 zu den „größten Bedrohungen“ einen allgemeinen Rückgang der Todesfälle durch arzneimittelresistente Mikroben im Vergleich zum vorherigen Bericht (2013) aufzeigt, warnt die Agentur auch davor, dass neue Formen von arzneimittelresistenten Krankheitserregern immer noch vorhanden sind entstehenden.

Inzwischen, die Möglichkeiten zur Behandlung von Infektionen durch diese Keime schwinden, die Besorgnis von Ärzten und Wissenschaftlern über das Ende des Zeitalters der Antibiotika bestätigt.

Wir wussten schon früh, dass es ein Problem werden würde. Grundsätzlich, sobald Penicillin entdeckt wurde, ein paar Jahre später wurde berichtet, dass es einen resistenten Organismus gab."

Irene Chen, Professor für Chemie und Biochemie an der UC Santa Barbara

Dank Faktoren wie horizontalem Gentransfer und schneller Vermehrung Organismen wie gramnegative Bakterien können sich schneller entwickeln, als wir Antibiotika produzieren können, um sie zu kontrollieren.

Also suchen Chen und ihre Forschungsgruppe nach Alternativen zu Antibiotika, in einem wachsenden Bemühen, die Flut unheilbarer bakterieller Infektionen abzuwehren. In ihrer Arbeit, die Gruppe hat sich Bakteriophagen zugewandt, eine natürlich vorkommende Gruppe von Viren, die sich auf Bakterien ansiedeln.

„Das ist ihre natürliche Funktion, Ja wirklich, um auf Bakterien zu wachsen und sie abzutöten, “ sagte Chen, Autor eines Artikels, der in der . erscheint Proceedings of the National Academy of Sciences . Durch die Nutzung der Fähigkeit der Bakteriophagen, bestimmte Bakterien zu besiedeln, ohne den Rest des Mikrobioms zu schädigen, Mit einer Kombination aus Gold-Nanostäbchen und Nahinfrarotlicht konnten die Forscher sogar multiresistente Bakterien ohne Antibiotika abtöten.

Phagentherapie ist nicht neu, sagte Chen. Eigentlich, es wird in der ehemaligen Sowjetunion und in Europa seit etwa einem Jahrhundert verwendet, obwohl sie weitgehend als letzte Ausweg-Alternative zu Antibiotika angesehen werden. Zu den ungelösten Problemen der Phagentherapie gehört die unvollständige Charakterisierung der Biologie der Phagen – eine Biologie, die aufgrund der schnellen Evolution und Reproduktion der Phagen unbeabsichtigte Folgen zulassen könnte, sowie potenzielle Toxine, die die Viren tragen können. Ein weiteres Thema ist der Alles-oder-Nichts-Aspekt der Phagentherapie. Sie hat hinzugefügt.

"Es ist schwierig, die Wirkung einer Phagenbehandlung zu analysieren, " sagte sie. "Sie könnten sehen, dass es vollständig funktioniert oder Sie sehen es völlig fehl, aber Sie haben nicht die gewünschte Dosis-Wirkung."

Um diese Herausforderungen zu meistern, das Labor Chen entwickelte eine Methode zur kontrollierten Phagentherapie.

„Wir haben die Phagen mit Goldnanostäbchen konjugiert, " erklärte sie. Diese "Panorods" wurden auf Bakterien auf In-vitro-Kulturen von Säugetierzellen aufgebracht und dann Nahinfrarotlicht ausgesetzt.

„Wenn diese Nanostäbchen durch Licht angeregt werden, sie übersetzen die Energie von Licht in Wärme, "Chen sagte, "und das erzeugt sehr hohe lokale Temperaturen."

Die Hitze reicht aus, um die Bakterien abzutöten, und es tötet auch die Phagen, ungewollte Weiterentwicklungen zu verhindern. Das Ergebnis ist ein Lenkflugkörper zur gezielten Phagentherapie, der auch eine Dosiskontrolle ermöglicht. Das Labor hatte Erfolg bei der Zerstörung von E. coli, P. aeruginosa und V. cholerae – menschliche Krankheitserreger, die akute Symptome verursachen, wenn sie nicht kontrolliert werden. Sie konnten auch X. campestris erfolgreich zerstören, ein Bakterium, das bei Pflanzen Fäulnis verursacht.

In Zusammenarbeit mit der Maschinenbauingenieurin Beth Pruitt an der UC Santa Barbara, Das Labor stellte fest, dass die Hitze zwar erfolgreich Bakterien und Phagen zerstörte, mehr als 80 % der Säugetierzellkultur unter dem Bakterienbiofilm überlebten.

"Diese Frage, ob es Säugetiergewebe schädigt, ist sehr wichtig, ", sagte Chen. "Die Arbeit in der Nanotechnologie und Nanomedizin zur Behandlung bakterieller Infektionen zeigt, dass, wenn sie nicht zielgerichtet ist, es belastet wirklich das umliegende Gewebe."

Das Labor plant, andere mögliche Phagen zu untersuchen, um anderen Bakterien entgegenzuwirken. möglicherweise eine photothermische Methode zu entwickeln, die mehrere bakterielle Infektionen behandeln könnte.

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