Nytt organisk molekyl kan bli et kraftig våpen i kampen mot antibiotikaresistens

Et organisk molekyl sammensatt av enkle sukkerarter kan bli et kraftig våpen i kampen mot økende antibiotikaresistens, ifølge EU-finansierte forskere som har utviklet en roman, målrettet medisintilførselsteknikk for å behandle dødelig tuberkulose og andre dødelige patogener.

Det EU-finansierte CYCLON HIT-prosjektet undersøkte cyklodextriner-sykliske oligosakkarider hvis molekylære sammensetning ligner vanlig bordsukker-som en nanoteknologiteknisk bærer for antibiotika og andre legemidler. De oppdaget at cyclodextrin nanocarriers kan utvikles ikke bare for effektivt å innkapsler og beskytte antibiotika for å bekjempe resistente bakterier, men at disse molekylene også har unike antimikrobielle egenskaper.

Vi adopterte en helt nyskapende tilnærming der cyklodekstriner ikke bare brukes som nanobærere av medikamentkombinasjoner, men de spiller også en aktiv rolle i bekjempelse av infeksjon ved å forstyrre mekanismen gjennom hvilken bakterier invaderer celler. "

Ruxandra Gref, prosjektkoordinator, Centre National de la Recherche Scientifique i Frankrike

Målrettet tuberkulose, en av de ledende dødsårsakene over hele verden som krever mer enn 1,5 millioner liv hvert år, CYCLON HIT-teamet undersøkte en metode for å levere antibiotikaforbedrede cyklodextrin-nanopartikler direkte i lungene, hvor i Mycobacterium tuberculosis patogen akkumuleres hos mennesker. Denne høyt spesialiserte bakterien bruker en del av cellemembranen som kalles lipidflåter for å komme inn i lungevev der den kan ta bolig i defensive celler kjent som makrofager, gjemmer seg effektivt i kroppens eget immunsystem.

'Ved å bruke denne geniale mekanismen, patogenet invaderer og vedvarer inne i makrofager til tross for deres rolle i å drepe fremmedlegemer. Vi fant at konstruerte cyklodekstriner også fortrinnsvis befinner seg ved lipidflåter og fungerer som et skjold mot patogeninntrengning uten toksisitet for kroppen, Sier Gref.

Syklodekstriner kan derfor konstrueres for å utføre to livreddende funksjoner:å forhindre patogener i å invadere celler, og levere antibiotika og andre medisiner til infiserte celler, gir et kraftig dobbeltvirkende våpen mot sykdom.

Mer målrettet behandling, færre bivirkninger

Dessuten, en patentert nanopartikkel utviklet av CYCLON HIT-forskerne laget av cyc²-cyklodextrin-nanopartikler kan muliggjøre administrering av antibiotiske legemiddelkombinasjoner direkte i lungene via en inhalator i stedet for at pasienter må innta saktevirkende og mindre effektive piller.

Etter svikt i førstelinje antibiotika, multiresistent tuberkulose behandles for tiden med cellegift eller annenlinjens antibiotika som etionamid i kombinasjon med andre legemidler. Men pasienter synes ofte det er vanskelig å følge behandlingsregimer som kan kreve å ta mer enn 10 000 tabletter over en toårsperiode, ofte med svekkende bivirkninger.

"De konstruerte cyklodekstrinene var i stand til å innlemme antibiotika, bevare aktiviteten og levere den trygt til de infiserte cellene, Sier Gref. "Tester i dyremodeller viser at denne tilnærmingen oppnår høyere legemiddelkonsentrasjoner på målstedet og mindre systemiske bivirkninger for pasienten."

Mens multiresistent tuberkulose var et sentralt testtilfelle for CYCLON HIT-forskerne, deres konstruerte cyklodextrin -nanobærere har også potensial til å bli distribuert mot en rekke andre patogener, som for eksempel Salmonella typhimurium , ansvarlig for alvorlig gastroenteritt; Staphyloccocus aureus , et opportunistisk patogen knyttet til hudinfeksjoner og luftveisinfeksjoner; og hvilke typer gramnegative bakterier som oftest er involvert i sykehusinfeksjoner.

Gitt at alle bakteriearter kontinuerlig muterer som svar på det selektive trykket av antibiotika, som fører til multiresistens og potensielt ubehandlet sykdom, vedvarende forskningsinnsats er nødvendig for å utvikle nye måter å levere effektive behandlinger på.

Til den slutten, CYCLON HIT-prosjektet har lagt grunnlaget for pågående forskning på syklodekstrins enorme potensial gjennom et opplæringsprogram for 11 tidlige og fem unge erfarne forskere, støttet av den tverrfaglige ekspertisen til 12 forskningsinstitutter og innovative små og mellomstore bedrifter over hele Europa.

Gref sier at samarbeidet fortsetter på flere fronter utover slutten av Marie-Curie Initial Training Networks-prosjektet, med medlemmer av prosjektkonsortiet som nå søker partnerskap med selskaper for å videreutvikle og kommersialisere nanoteknologien.

• Studier finner ut hvordan man best dyrker tarmmikrober for å forbedre menneskers helse
• Studie viser sammenheng mellom tarmmikrobiomhelse og vellykket leddskifte