En kontrolleret fagterapi til målretning mod lægemiddelresistente patogener

Kampen mod stofresistente patogener er fortsat intens. Mens Centers for Disease Control's (CDC) 2019 "største trusler" -rapporten afslører et samlet fald i narkotikaresistente mikroberelaterede dødsfald i forhold til sin tidligere rapport (2013) advarer agenturet også om, at nye former for lægemiddelresistente patogener stadig er dukker op.

I mellemtiden, mulighederne for behandling af infektioner med disse bakterier er faldende, bekræfter læger og forskeres bekymringer om afslutningen på antibiotikaalderen.

Vi vidste, at det ville blive et problem tidligt. Grundlæggende så snart penicillin blev opdaget, et par år senere blev det rapporteret, at der var en resistent organisme. "

Irene Chen, UC Santa Barbara professor i kemi og biokemi

Takket være faktorer som horisontal genoverførsel og hurtig reproduktion, organismer som gram-negative bakterier er i stand til at udvikle sig hurtigere, end vi kan producere antibiotika til at kontrollere dem.

Så Chen og hendes forskergruppe søger alternativer til antibiotika, i en voksende indsats for at afværge strømmen af ​​uhelbredelige bakterielle infektioner. I deres arbejde, gruppen har vendt sig til bakteriofager, en naturligt forekommende gruppe af vira, der koloniserer på bakterier.

"Det er deres naturlige funktion, virkelig, at vokse videre og dræbe bakterier, "sagde Chen, forfatter til et papir, der vises i Procedurer fra National Academy of Sciences . Ved at udnytte bakteriofagernes evne til at tage hul på bestemte bakterier uden at skade resten af ​​mikrobiomet, forskerne var i stand til at bruge en kombination af guld nanoroder og nær-infrarødt lys til at ødelægge selv multiresistente bakterier uden antibiotika.

Fagterapi er ikke ny, Sagde Chen. Faktisk, det har været brugt i det tidligere Sovjetunionen og Europa i omkring et århundrede, selvom de stort set ses som sidste udvej alternativer til antibiotika. Blandt de uløste spørgsmål om fagterapi er den ufuldstændige karakterisering af fagernes biologi - en biologi, der kunne give mulighed for utilsigtede konsekvenser på grund af fagernes egen hurtige udvikling og reproduktion, samt potentielle toksiner, som vira kan bære. Et andet problem er alt-eller-intet aspekt af fagterapi, tilføjede hun.

"Det er svært at analysere effekten af ​​en fagbehandling, "sagde hun." Du kan se det fungere fuldstændigt, eller du kan se det helt mislykkes, men du har ikke den slags dosisrespons, du ønsker. "

For at overvinde disse udfordringer, Chen -laboratoriet udviklede en metode til kontrolleret fagterapi.

"Det vi gjorde var at konjugere fagene til guldnanoroder, "forklarede hun. Disse" phanorods "blev påført bakterier på in vitro kulturer af pattedyrsceller og derefter udsat for nær-infrarødt lys.

"Når disse nanoroder er foto-spændte, de oversætter energien fra lys til varme, "Sagde Chen, "og det skaber meget høje lokale temperaturer."

Varmen er nok til at dræbe bakterierne, og det dræber også fagene, forhindre uønsket videre udvikling. Resultatet er et guidet missil med målrettet fagterapi, der også giver mulighed for doseringskontrol. Laboratoriet fandt succes med at ødelægge E. coli, P. aeruginosa og V. cholerae - humane patogener, der forårsager akutte symptomer, hvis de ikke kontrolleres. De var også i stand til at ødelægge X. campestris, en bakterie, der forårsager råd i planter.

I et samarbejde med UC Santa Barbara maskiningeniør Beth Pruitt, laboratoriet fastslog, at mens varmen med succes ødelagde bakterier og fag, mere end 80% af pattedyrscellekulturen under bakteriernes biofilm overlevede.

"Dette spørgsmål om, hvorvidt det skader pattedyrsvæv, er meget vigtigt, "Chen sagde." Arbejde inden for nanoteknologi og nanomedicin til behandling af bakterielle infektioner indikerer, at når det ikke er målrettet, det belaster virkelig det omgivende væv. "

Laboratoriet planlægger at undersøge andre mulige fager til bekæmpelse af andre bakterier, muligvis konstruere en fototermisk metode, der kunne behandle flere bakterielle infektioner.

• Mount Sinais øjenlæger deler tips til tidlig påvisning af glaukom
• Mad påvirker selektivt tarmmikrober, finder undersøgelse