Silný kostní cement naložený antibiotiky by mohl být použit k léčbě kostních infekcí

Silný kostní cement naložený antibiotiky by mohl být použit k léčbě kostních infekcí

Každý rok zemře na antibiotickou rezistenci 700 000 lidí. Bohužel rostoucí celosvětová populace vytváří rostoucí rezistenci vůči zavedeným antibiotikům -; Hrozba, která se setkala s nedostatečným financováním a ubývající inspirací, protože komerční pobídky k vývoji nových antibiotik se zmenšovaly. Nová studie vědců z Brigham and Women's Hospital, zakládajícího člena Mass General Brigham Health System, řeší tento rostoucí problém ve vývoji antibiotik pomocí nového, interdisciplinárního přístupu k vybudování robustní, počítačem generované knihovny antibiotik a identifikaci účinného antibiotika pro cílené použití v matrici kostního cementu. Tento přístup by mohl být potenciálně použit k léčbě kostních infekcí, což je běžná komplikace po ortopedické operaci. Jejich výsledky byly publikovány v Nature Biomedical Engineering.

"V současné době Úřad pro potraviny a léčiva (FDA) schválil pouze kostní cementy naložené antibiotiky, které nebyly původně určeny pro kostní tkáň," řekl Hae Lin Jang, PhD, spoluředitel Brigham's Center for Engineered Therapeutics a hlavní řešitel Laboratoře pro vývoj pokročilých biomateriálů a biotechnologií. "Kromě toho, že nejsou specifické pro kostní tkáň, se objevila rezistence vůči těmto antibiotikům. Musíme vyvinout novou generaci antibiotik optimalizovaných pro splnění této nově vznikající potřeby."

Tento rostoucí boj proti antibiotické rezistenci se spojil s podobně rostoucí stárnoucí populací, která nyní vyžaduje více ortopedických postupů než kdykoli předtím. Běžné postupy, jako jsou náhrady kolenního a kyčelního kloubu, mohou vést k bakteriálním infekcím, jako je stafylokok, který se v současnosti léčí systémovými antibiotiky. Systémová expozice antibiotikům není přesně zaměřena na infekci; Proto jsou nutné enormní dávky, které vedou k nezamýšleným důsledkům lékové rezistence a zničení prospěšné mikroflóry. K vyřešení tohoto rostoucího problému pracovali vědci z Brigham's Department of Medicine a Department of Ortopedic Surgery na vývoji lokálně dodávané a účinné kombinace antibiotik a kostního cementu.

Ke konstrukci nového antibiotika pro specifické lokální dodávání prostřednictvím matrice kostního cementu byl použit kostní cement polymethylmethakrylát (PMMA) -; uznávaný zlatý standard FDA. Tým vybral molekuly pro návrh antibiotik a provedl screening na bakterie citlivé na léky a rezistentní na léky v preklinickém modelu. Nakonec tým porovnal klinicky používaný kostní cement PMMA a nový kostní cement PMMA naložený antibiotiky pomocí profylaktického a zavedeného modelu poranění holenní kosti infikované stafylokoky.

E-kniha Objev drog

Kompilace top rozhovorů, článků a novinek za poslední rok. Stáhněte si kopii ještě dnes

Vědci identifikovali dvojaké antibiotikum VCD-077 a zkoumali jeho aktivitu a účinnost v buňkách a na zvířecích modelech. VCD-077 nejen prokázal požadovanou kinetiku uvolňování léčiva, aniž by ohrozil stabilitu kostního cementu PMMA, ale také prokázal vysokou účinnost proti širokému spektru bakteriálních kmenů odolných vůči léčivům a zpomalil vývoj budoucí rezistence. Ve skutečnosti kostní cement PMMA naplněný VCD-077 prokázal větší účinnost než všechny v současnosti používané kostní cementy naplněné antibiotiky proti stafylokokovým infekcím kostí na krysím modelu.

Před klinickým použitím se tým musí zabývat dvěma hlavními omezeními: potenciálními rozdíly mezi studovaným potkaním modelem a lidmi a nezbytnými studiemi toxicity. Ale vědci poznamenávají, že budoucnost je jasná pro tkáňově specifické, lokalizované léčby, jako je minimálně invazivní injekce kostního cementu s příměsí antibiotik. Zaměření se na tkáňovou specifitu od vývojové fáze a interakci lék-zařízení může pomoci vyvinout léčbu, která bude fungovat přesně bez zachování lékové rezistence. Kromě toho bylo velkým úspěchem nové využití počítačů týmu k nalezení molekul a optimalizaci designu antibiotik, což naznačuje potenciál pro počítačové programování a technologii AI pro zefektivnění vývoje léků.

Budoucnost spočívá ve spojení umělé inteligence a objevování léků, aby byl vývoj nových antibiotik efektivnější a nákladově efektivnější než kdykoli předtím. Interdisciplinarita v našem přístupu a specifičnost ve vývoji našich léků skutečně vytvoří nové paradigma lékařské technologie.“

Shiladitya Sengupta, PhD, spolukorespondent, spoluředitel Brigham's Center for Engineered Therapeutics

Jang řekl: "Léčba se může stát komplikovanější a bakterie mohou být sofistikovanější, ale my biomedicínští inženýři se také stáváme sofistikovanějšími."

Zdroj:

Brigham a ženská nemocnice

Odkaz:

Ghosh, S., a kol. (2022) Účinný implantát kostního cementu nabitý antibiotiky proti stafylokokovým infekcím kostí. Přírodní biomedicínské inženýrství. doi.org/10.1038/s41551-022-00950-x.

.