Antibiooteilla ladattua vahvaa luusementtiä voitaisiin käyttää luuinfektioiden hoitoon

Antibiooteilla ladattua vahvaa luusementtiä voitaisiin käyttää luuinfektioiden hoitoon

Joka vuosi 700 000 ihmistä kuolee antibioottiresistenssiin. Valitettavasti kasvava maailman väestö luo kasvavaa vastustuskykyä vakiintuneille antibioottihoidoille -; Uhka, johon on vastattu riittämättömällä rahoituksella ja inspiraation vähenemisellä, kun kaupalliset kannustimet kehittää uusia antibiootteja ovat vähentyneet. Mass General Brigham Health Systemin perustajajäsenen Brigham and Women's Hospitalin tutkijoiden uusi tutkimus käsittelee tätä kasvavaa ongelmaa antibioottien kehityksessä uudella, tieteidenvälisellä lähestymistavalla, jolla luodaan vankka, tietokoneella luotu antibioottikirjasto ja tunnistetaan tehokas antibiootti kohdennettuun käyttöön luusementtimatriisissa. Tätä lähestymistapaa voitaisiin mahdollisesti käyttää luuinfektioiden hoitoon, joka on yleinen komplikaatio ortopedisen leikkauksen jälkeen. Heidän tulokset julkaistiin Nature Biomedical Engineering -lehdessä.

"Tällä hetkellä Food and Drug Administration (FDA) on hyväksynyt vain luusementit, jotka on ladattu antibiooteilla, joita ei alun perin suunniteltu luukudokseen", sanoi Hae Lin Jang, PhD, Brigham's Center for Engineered Therapeutics -keskuksen johtaja ja Advanced Biomaterials and Biotechnologies -laboratorion päätutkija. "Sen lisäksi, että ne eivät ole luukudosspesifisiä, näille antibiooteille on ilmaantunut vastustuskyky. Meidän on kehitettävä uusi antibioottien sukupolvi, joka on optimoitu vastaamaan tähän nousevaan tarpeeseen."

Tämä lisääntyvä taistelu antibioottiresistenssiä vastaan ​​on sulautunut samalla tavalla kasvavaan väestön ikääntymiseen, joka vaatii nyt enemmän ortopedisia toimenpiteitä kuin koskaan ennen. Yleiset toimenpiteet, kuten polven ja lonkan tekonivelleikkaukset, voivat johtaa bakteeri-infektioihin, kuten staph, joita tällä hetkellä hoidetaan systeemisillä antibiooteilla. Systeeminen antibiooteille altistuminen ei kohdistu tarkasti infektioon; Siksi tarvitaan valtavia annoksia, mikä johtaa lääkeresistenssin tahattomiin seurauksiin ja hyödyllisen mikrobiston tuhoutumiseen. Tämän kasvavan ongelman ratkaisemiseksi Brighamin lääketieteen ja ortopedisen kirurgian osaston tutkijat työskentelivät kehittääkseen paikallisesti toimitettavan ja tehokkaan antibioottien ja luusementin yhdistelmän.

Uuden antibiootin rakentamiseen spesifiseen paikalliseen annosteluun luusementtimatriisin kautta käytettiin polymetyylimetakrylaatti (PMMA) -luusementtiä -; tunnustettu FDA:n kultastandardi. Ryhmä valitsi molekyylejä antibioottisuunnitteluun ja seuloi lääkeherkkien ja lääkeresistenttien bakteerien varalta prekliinisessä mallissa. Lopuksi ryhmä vertasi kliinisesti käytettyä PMMA-luusementtiä ja uutta antibiootilla täytettyä PMMA-luusementtiä käyttämällä profylaktista ja vakiintunutta stafylokokki-infektoitunutta sääriluun vauriomallia.

Huumeiden löytämisen e-kirja

Kokoelma viime vuoden huippuhaastatteluista, artikkeleista ja uutisista. Lataa kopio jo tänään

Tutkijat tunnistivat kaksoisvaikutteisen antibiootin VCD-077 ja tutkivat sen aktiivisuutta ja tehokkuutta soluissa ja eläinmalleissa. VCD-077 ei ainoastaan ​​osoittanut toivottua lääkkeen vapautumiskinetiikkaa vaarantamatta PMMA-luusementin stabiilisuutta, vaan osoitti myös korkean tehokkuuden laajaa lääkeresistenttien bakteerikantojen kirjoa vastaan ​​ja hidasti tulevan resistenssin kehittymistä. Itse asiassa VCD-077:llä ladattu PMMA-luusementti osoitti suuremman tehokkuuden kuin kaikki tällä hetkellä käytetyt antibiootilla ladatut luusementit stafylokokkiluuinfektioita vastaan ​​rottamallissa.

Ennen kliinistä käyttöä ryhmän on käsiteltävä kaksi suurta rajoitusta: mahdolliset erot tutkitun rottamallin ja ihmisten välillä sekä tarpeelliset toksisuustutkimukset. Mutta tutkijat huomauttavat, että tulevaisuus on valoisa kudosspesifisille, paikallisille hoidoille, kuten minimaalisesti invasiiviselle antibiootilla päällystetyn luusementin injektiolle. Kehitysvaiheesta lähtien keskittyminen kudosspesifisyyteen ja lääke-laitevuorovaikutukseen voi auttaa kehittämään hoitoja, jotka toimivat tarkasti ilman lääkeresistenssin säilyttämistä. Lisäksi ryhmän uusi tietojenkäsittelyn käyttö molekyylien löytämiseen ja antibioottien suunnittelun optimointiin oli suuri menestys, mikä viittaa tietokoneohjelmoinnin ja tekoälytekniikan mahdollisuuteen virtaviivaistaa lääkekehitystä.

Tulevaisuus on tekoälyn ja lääkekehityksen yhdistämisessä uusien antibioottien kehittämiseksi tehokkaammaksi ja kustannustehokkaammaksi kuin koskaan ennen. Lähestymistapamme monitieteisyys ja lääkekehityksen spesifisyys luovat todella uuden lääketieteellisen teknologian paradigman.

Shiladitya Sengupta, PhD, toinen kirjeenvaihtajakirjailija, Brigham's Center for Engineered Therapeutics -keskuksen johtaja

Jang sanoi: "Hoidosta voi tulla monimutkaisempi ja bakteerit voivat tulla kehittyneempiä, mutta me biolääketieteen insinöörit olemme myös kehittyneempiä."

Lähde:

Brigham and Women's Hospital

Viite:

Ghosh, S., et ai. (2022) Tehokas antibiootilla ladattu luusementti-implantti stafylokokkiluuinfektioita vastaan. Luonnon biolääketieteen tekniikka. doi.org/10.1038/s41551-022-00950-x.

.