يمكن استخدام أسمنت العظام القوي المحمل بالمضادات الحيوية لعلاج التهابات العظام

يمكن استخدام أسمنت العظام القوي المحمل بالمضادات الحيوية لعلاج التهابات العظام

كل عام يموت 700 ألف شخص بسبب مقاومة المضادات الحيوية. ولسوء الحظ، فإن تزايد عدد سكان العالم يخلق مقاومة متزايدة للعلاجات بالمضادات الحيوية المعمول بها -؛ وهو التهديد الذي قوبل بالتمويل غير الكافي وتضاؤل ​​الإلهام مع تضاؤل ​​الحوافز التجارية لتطوير مضادات حيوية جديدة. تتناول دراسة جديدة أجراها باحثون في مستشفى بريجهام والنساء، وهو عضو مؤسس في نظام الصحة العامة بريجهام، هذه المشكلة المتزايدة في تطوير المضادات الحيوية من خلال نهج جديد متعدد التخصصات لبناء مكتبة قوية من المضادات الحيوية تم إنشاؤها بواسطة الكمبيوتر وتحديد مضاد حيوي فعال للاستخدام المستهدف في مصفوفة أسمنت العظام. ومن الممكن استخدام هذا النهج لعلاج التهابات العظام، وهي من المضاعفات الشائعة بعد جراحة العظام. ونشرت نتائجهم في مجلة Nature Biomedical Engineering.

قال هاي لين جانغ، المدير المشارك لمركز بريجهام للعلاجات الهندسية والباحث الرئيسي في مختبر تطوير المواد الحيوية المتقدمة والتقنيات الحيوية: "في الوقت الحالي، وافقت إدارة الغذاء والدواء (FDA) فقط على الأسمنت العظمي المحمل بالمضادات الحيوية التي لم تكن مصممة في الأصل لأنسجة العظام". "بالإضافة إلى كونها غير محددة في الأنسجة العظمية، ظهرت مقاومة لهذه المضادات الحيوية. نحن بحاجة إلى تطوير جيل جديد من المضادات الحيوية الأمثل لتلبية هذه الحاجة الناشئة."

وقد اندمجت هذه المعركة المتزايدة ضد مقاومة المضادات الحيوية مع تزايد مماثل في عدد السكان المسنين، الأمر الذي يتطلب الآن المزيد من إجراءات تقويم العظام أكثر من أي وقت مضى. يمكن أن تؤدي الإجراءات الشائعة مثل استبدال الركبة والورك إلى الإصابة بالعدوى البكتيرية مثل المكورات العنقودية، والتي يتم علاجها حاليًا بالمضادات الحيوية الجهازية. إن التعرض الجهازي للمضادات الحيوية لا يستهدف العدوى بدقة؛ ولذلك، هناك حاجة إلى جرعات هائلة، مما يؤدي إلى عواقب غير مقصودة لمقاومة الأدوية وتدمير الكائنات الحية الدقيقة المفيدة. ولمعالجة هذه المشكلة المتنامية، عمل الباحثون في قسم الطب في بريجهام وقسم جراحة العظام على تطوير مزيج فعال محليًا من المضادات الحيوية وأسمنت العظام.

لبناء مضاد حيوي جديد للتوصيل المحلي المحدد عبر مصفوفة الأسمنت العظمي، تم استخدام أسمنت العظام بولي ميثيل ميثاكريلات (PMMA) -؛ المعيار الذهبي المعترف به من قبل إدارة الغذاء والدواء. قام الفريق بوضع قائمة مختصرة للجزيئات لتصميم المضادات الحيوية وفحص البكتيريا الحساسة للأدوية والمقاومة للأدوية في نموذج ما قبل السريري. أخيرًا، قام الفريق بمقارنة الأسمنت العظمي PMMA المستخدم سريريًا والأسمنت العظمي PMMA الجديد المحمل بالمضادات الحيوية باستخدام نموذج وقائي ونموذج ثابت لإصابة الظنبوب المصابة بالمكورات العنقودية.

الكتاب الإلكتروني لاكتشاف المخدرات

تجميع لأهم المقابلات والمقالات والأخبار من العام الماضي. تحميل نسخة اليوم

حدد الباحثون المضاد الحيوي ثنائي المفعول VCD-077 وفحصوا نشاطه وفعاليته في الخلايا وفي النماذج الحيوانية. لم يُظهر VCD-077 فقط حركية إطلاق الدواء المرغوبة دون المساس بثبات أسمنت العظم PMMA، ولكنه أظهر أيضًا فعالية عالية ضد مجموعة واسعة من السلالات البكتيرية المقاومة للأدوية وأبطأ تطور المقاومة المستقبلية. في الواقع، أظهر أسمنت العظم PMMA المحمل بـ VCD-077 فعالية أكبر من جميع أسمنت العظام المحمل بالمضادات الحيوية المستخدم حاليًا ضد التهابات العظام بالمكورات العنقودية في نموذج الجرذ.

قبل الاستخدام السريري، يجب على الفريق معالجة اثنين من القيود الرئيسية: الاختلافات المحتملة بين نموذج الفئران الذي تمت دراسته والبشر ودراسات السمية اللازمة. لكن الباحثين لاحظوا أن المستقبل مشرق بالنسبة للعلاجات الموضعية الخاصة بالأنسجة، مثل الحقن البسيط لأسمنت العظام المضاف إليه المضادات الحيوية. إن التركيز على خصوصية الأنسجة بدءًا من مرحلة التطور والتفاعل بين الدواء والجهاز يمكن أن يساعد في تطوير علاجات تعمل بدقة دون الحفاظ على مقاومة الأدوية. بالإضافة إلى ذلك، حقق الاستخدام الجديد للفريق للحوسبة للعثور على الجزيئات وتحسين تصميم المضادات الحيوية نجاحًا كبيرًا، مما يشير إلى إمكانية برمجة الكمبيوتر وتكنولوجيا الذكاء الاصطناعي لتبسيط تطوير الأدوية.

ويكمن المستقبل في الجمع بين الذكاء الاصطناعي واكتشاف الأدوية لجعل تطوير مضادات حيوية جديدة أكثر كفاءة وفعالية من حيث التكلفة من أي وقت مضى. إن تعدد التخصصات في نهجنا والخصوصية في تطوير الأدوية لدينا سيخلق حقًا نموذجًا جديدًا للتكنولوجيا الطبية.

شيلاديتيا سينجوبتا، دكتوراه، مؤلف مشارك، مدير مشارك لمركز بريجهام للعلاجات الهندسية

وقال جانغ: "قد يصبح العلاج أكثر تعقيدا وقد تصبح البكتيريا أكثر تعقيدا، لكننا نحن مهندسو الطب الحيوي أصبحنا أيضا أكثر تطورا".

مصدر:

مستشفى بريجهام والنساء

مرجع:

غوش، S.، وآخرون. (2022) زرع أسمنت عظمي فعال محمّل بالمضادات الحيوية ضد التهابات العظام بالمكورات العنقودية. طبيعة الهندسة الطبية الحيوية. doi.org/10.1038/s41551-022-00950-x.

.