Nanotechnologia w walce z lekoopornością

Nanotechnologia w walce z lekoopornością

Antybiotykooporność jest rosnącym problemem, zwłaszcza wśród bakterii klasyfikowanych jako Gram-ujemne. Mają one dodatkową otoczkę na zewnątrz błony komórkowej, co sprawia, że leki trudniej je penetrują.

Naukowcy z MIT planują użyć nanotechnologii, aby zwiększyć skuteczność leczenia chorób spowodowanych przez te bakterie. Według ich ostatnich badań, antybakteryjne białko upakowane w nanocząsteczkę z silikonu zmniejszyło ich liczbę w płucach zainfekowanych myszy,

Metoda ta, która mogłaby zostać wykorzystane do leczenia także innych chorób, takich jak np. gruźlica oparta jest na strategii wykorzystywanej wcześniej do podawania leków przeciwnowotworowych.

Jak wskazuje Sangeeta Bhatia, członkini MIT i autorka badań, istnieje wiele podobieństw w problemach z dostarczaniem leków przeciwnowotworowych i leków przeciw bakteriom. „I tu, i tu najważniejsze jest zabicie konkretnej komórki przy pomocy leku, który może mieć efekty uboczne".

Jako że bakterie stają się coraz bardziej odporne na tradycyjne antybiotyki, jedną z alternatywnych są naturalnie występujące białka obronne, które zabijają wiele typów bakterii, albo niszcząc błonę komórkową, albo zakłócając ich wewnątrzkomórkowe procesy jak np. synteza białka.

Kilka lat temu Bhatia i jej współpracownicy zaczęli badać, czy istnieje możliwość dostarczenia takich białek do konkretnej komórki z użyciem nanocząsteczek. Chcieli także spróbować połączyć je z innym, które ułatwiłoby penetrację ściany komórkowej bakterii. Z ich poprzednich prac wynikało bowiem, że takie „tandemowe białka" są w stanie skutecznie zabijać komórki nowotworowe.

Do badań naukowcy wybrali syntetyczną toksynę antybakteryjną o nazwie KLAKAK. Połączyli ją z białkami „transportującymi". Z 25 utworzonych przez naukowców takich białek najlepszym okazało się to będące kombinacją KLAKAK i laktoferryny. Było on 30 razy bardziej skuteczne w zabijaniu Gram-ujemnych bakterii niż toksyna sama w sobie. Miało także minimalny efekt toksyczny na ludzkie komórki.

Aby jeszcze bardziej zminimalizować potencjalne efekty uboczne, naukowcy upakowali te tandemowe białka w nanocząsteczki z silikonu, które zapobiegają uwolnieniu się toksyny zbyt szybko na jej drodze do celu i uszkodzeniu zdrowych ludzkich komórek. Podczas tych badań zostały one podane myszom bezpośrednio do tchawicy, ale w przypadku ludzi badacze chcą opracować wersję, która mogłaby zostać wdychana.

Po zastosowaniu tego leczenia wobec myszy z agresywną infekcją bakteryjną okazało się, że mają one w swoich płucach zaledwie milionową część tej liczby bakterii, którą miały myszy nieleczone. Odkryto także, że toksyny mogły zabić bakterie pobrane od chorych i hodowane w laboratoriach.

Choroby zakaźne są nowym obszarem badań dla Bhatii, która spędziła ponad 17 lat na rozwijaniu nanotechnologii w leczeniu raka. Kilka lat temu zaczęła pracę nad projektem ufundowanym przez Agencję ds. Zaawansowanych Obronnych Projektów Badawczych, który miał na celu rozwinąć leczenie infekcji mózgu, a który doprowadził także do badań nad chorobami bakteryjnymi płuc.

„Wykorzystaliśmy wiele pomysłów z naszych poprzednich badań, żeby skoncentrować ładunek i sprawić, że będzie on reagował tylko z celem, którym teraz zamiast komórki nowotworowej jest po prostu bakteria" - mówi Bhatia.

Bhatia pracuje teraz nad kolejnym projektem, który pomógłby przetransportować antybakteryjne białko do konkretnej lokalizacji w ciele pacjenta. Powiązany projekt wykorzystuje białka transportujące, które pomagają istniejącym antybiotykom zabijającym bakterie Gram-dodatnie penetrować podwójną błonę komórkową bakterii Gram-ujemnych i zwalczać także te ostatnie.

(KB)