Ny organisk molekyl kan bli ett kraftfullt vapen i kampen mot antibiotikaresistens

En organisk molekyl bestående av enkla sockerarter kan bli ett kraftfullt vapen i kampen mot stigande antibiotikaresistens, enligt EU-finansierade forskare som har utvecklat en roman, riktad läkemedelstillförselsteknik för att behandla dödlig tuberkulos och andra dödliga patogener.

Det EU-finansierade CYCLON HIT-projektet undersökte cyklodextriner-cykliska oligosackarider vars molekylära sammansättning liknar vanligt bordsocker-som en nanoteknikutvecklad bärare för antibiotika och andra läkemedel. De upptäckte att cyklodextrin nanobärare kan utvecklas inte bara för att effektivt kapsla in och skydda antibiotika för att bekämpa resistenta bakterier, men att dessa molekyler också har unika antimikrobiella egenskaper.

Vi antog ett helt innovativt tillvägagångssätt där cyklodextriner inte bara används som nanobärare av läkemedelskombinationer utan de spelar också en aktiv roll för att bekämpa infektioner genom att störa mekanismen genom vilken bakterier invaderar celler. "

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

Inriktning på tuberkulos, en av de ledande dödsorsakerna i världen som tar mer än 1,5 miljoner liv varje år, CYCLON HIT-teamet undersökte en metod för att leverera antibiotikaförstärkta cyklodextrin-nanopartiklar direkt i lungorna, där den Mycobacterium tuberculosis patogen ackumuleras hos människor. Denna högspecialiserade bakterie använder en del av cellmembranet som kallas lipidflottor för att komma in i lungvävnad där den kan bosätta sig inuti defensiva celler som kallas makrofager, gömmer sig effektivt i kroppens eget immunsystem.

"Med denna geniala mekanism, patogenen invaderar och kvarstår inuti makrofager trots deras roll att döda främmande kroppar. Vi fann att konstruerade cyklodextriner också företrädesvis lokaliseras vid lipidflottor och fungerar som en sköld mot patogeninträngning utan någon toxicitet för kroppen, Säger Gref.

Cyklodextriner kan därför konstrueras för att utföra två livräddande funktioner:att förhindra patogener från att invadera celler, och leverera antibiotika och andra mediciner till infekterade celler, tillhandahåller ett kraftfullt dubbelverkande vapen mot sjukdomar.

Mer målinriktad behandling, färre biverkningar

Vidare, en patenterad nanopartikel som utvecklats av CYCLON HIT-forskarna gjorda av cyc²-cyklodextrin-nanopartiklar kan möjliggöra administrering av antibiotika-läkemedelskombinationer direkt i lungorna via en inhalator snarare än att patienter måste få långsamma och mindre effektiva piller.

Efter misslyckandet med förstahandsantibiotika, multiresistent tuberkulos behandlas för närvarande med kemoterapi eller andra linjens antibiotika såsom etionamid i kombination med andra läkemedel. Men patienter har ofta svårt att följa behandlingsregimer som kan kräva att ta mer än 10 000 tabletter under en tvåårsperiod, ofta med försvagande biverkningar.

"De konstruerade cyklodextrinerna kunde införliva antibiotika, bevara deras aktivitet och leverera dem säkert till de infekterade cellerna, Säger Gref. "Tester i djurmodeller visar att detta tillvägagångssätt uppnår högre läkemedelskoncentrationer på målplatsen och mindre systemiska biverkningar för patienten."

Medan multiresistent tuberkulos var ett viktigt testfall för CYCLON HIT-forskarna, deras konstruerade cyklodextrin -nanobärare har också potential att distribueras mot en rad andra patogener, Till exempel Salmonella typhimurium , ansvarig för svår gastroenterit; Staphyloccocus aureus , en opportunistisk patogen kopplad till hudinfektioner och luftvägsinfektioner; och de typer av gramnegativa bakterier som oftast är inblandade i sjukhusinfektioner.

Med tanke på att alla bakteriearter ständigt muterar som svar på det selektiva trycket av antibiotika, som leder till resistens mot flera läkemedel och potentiellt obehandlad sjukdom, det behövs uthålliga forskningsinsatser för att utveckla nya sätt att leverera effektiva behandlingar.

För detta ändamål, CYCLON HIT-projektet har lagt grunden för pågående forskning om cyklodextrins stora potential genom ett utbildningsprogram för 11 tidiga och fem unga erfarna forskare, stöds av den tvärvetenskapliga expertisen från 12 forskningsinstitut och innovativa små och medelstora företag i hela Europa.

Gref säger att samarbeten fortsätter på flera fronter efter slutet av projektet Marie-Curie Initial Training Networks, med medlemmar i projektkonsortiet som för närvarande söker partnerskap med företag för att vidareutveckla och kommersialisera nanotekniken.

• Studie hittar hur man bäst odlar tarmmikrober för att förbättra människors hälsa
• Studie visar koppling mellan tarmmikrobiomhälsa och framgångsrik ledbyte