Jaki koštani cement napunjen antibioticima mogao bi se koristiti za liječenje infekcija kostiju

Jaki koštani cement napunjen antibioticima mogao bi se koristiti za liječenje infekcija kostiju

Svake godine 700 000 ljudi umre od rezistencije na antibiotike. Nažalost, rastuća globalna populacija stvara sve veću otpornost na uvriježene tretmane antibioticima -; Prijetnja koja je suočena s neadekvatnim financiranjem i sve manjom inspiracijom kako su se smanjili komercijalni poticaji za razvoj novih antibiotika. Nova studija istraživača iz Brigham and Women's Hospital, osnivača Mass General Brigham Health System, bavi se ovim rastućim problemom u razvoju antibiotika s novim, interdisciplinarnim pristupom izgradnji robusne, računalno generirane biblioteke antibiotika i identificiranju učinkovitog antibiotika za ciljanu upotrebu u matrici koštanog cementa. Ovaj bi se pristup potencijalno mogao koristiti za liječenje infekcija kostiju, česte komplikacije nakon ortopedske operacije. Njihovi rezultati objavljeni su u časopisu Nature Biomedical Engineering.

"Trenutno je Uprava za hranu i lijekove (FDA) odobrila samo koštane cemente napunjene antibioticima koji nisu izvorno dizajnirani za koštano tkivo", rekao je dr. Hae Lin Jang, suvoditelj Brighamovog Centra za inženjersku terapiju i glavni istraživač Laboratorija za razvoj naprednih biomaterijala i biotehnologije. "Osim što nisu specifični za koštano tkivo, pojavila se i otpornost na ove antibiotike. Moramo razviti novu generaciju antibiotika optimiziranih da zadovolje ovu rastuću potrebu."

Ova sve veća bitka protiv rezistencije na antibiotike spojila se sa slično rastućom populacijom koja stari, a sada je potrebno više ortopedskih zahvata nego ikad prije. Uobičajeni zahvati kao što su zamjene koljena i kuka mogu dovesti do bakterijskih infekcija poput stafilokoka, koje se trenutno liječe sistemskim antibioticima. Sustavna izloženost antibioticima ne cilja točno na infekciju; Stoga su potrebne enormne doze, što dovodi do neželjenih posljedica rezistencije na lijekove i uništavanja korisne mikrobiote. Kako bi se pozabavili ovim rastućim problemom, istraživači s Brighamovog odjela za medicinu i odjela za ortopedsku kirurgiju radili su na razvoju lokalno isporučene i učinkovite kombinacije antibiotika i koštanog cementa.

Za konstruiranje novog antibiotika za specifičnu lokalnu dostavu putem matrice koštanog cementa korišten je koštani cement od polimetil metakrilata (PMMA) -; priznati FDA zlatni standard. Tim je ušao u uži izbor molekula za dizajn antibiotika i pregledao bakterije osjetljive na lijekove i otporne na lijekove u pretkliničkom modelu. Konačno, tim je usporedio klinički korišten PMMA koštani cement i novi PMMA koštani cement s antibioticima koristeći profilaktički i utvrđeni model ozljede tibije zaražene stafilokokom.

E-knjiga o otkrivanju droga

Kompilacija najboljih intervjua, članaka i vijesti iz prošle godine. Preuzmite kopiju danas

Istraživači su identificirali antibiotik dvostrukog djelovanja VCD-077 i ispitali njegovu aktivnost i učinkovitost u stanicama i na životinjskim modelima. VCD-077 ne samo da je pokazao željenu kinetiku otpuštanja lijeka bez ugrožavanja stabilnosti PMMA koštanog cementa, već je pokazao i visoku učinkovitost protiv širokog spektra bakterijskih sojeva otpornih na lijekove i usporio razvoj buduće rezistencije. Zapravo, PMMA koštani cement s VCD-077 pokazao je veću učinkovitost od svih trenutačno korištenih koštanih cementa s antibioticima protiv stafilokoknih infekcija kostiju na modelu štakora.

Prije kliničke uporabe, tim se mora pozabaviti dvama velikim ograničenjima: potencijalnim razlikama između proučavanog modela štakora i ljudi te potrebnim studijama toksičnosti. No istraživači primjećuju da je budućnost svijetla za tkivno specifične, lokalizirane tretmane kao što je minimalno invazivna injekcija koštanog cementa s antibioticima. Fokusiranje na specifičnost tkiva od faze razvoja i interakcije lijek-uređaj može pomoći u razvoju tretmana koji djeluju precizno bez održavanja otpornosti na lijekove. Osim toga, nova uporaba računalstva za pronalaženje molekula i optimizaciju dizajna antibiotika bila je veliki uspjeh, što ukazuje na potencijal računalnog programiranja i AI tehnologije za usmjeravanje razvoja lijekova.

Budućnost leži u kombinaciji umjetne inteligencije i otkrića lijekova kako bi razvoj novih antibiotika bio učinkovitiji i isplativiji nego ikad prije. Interdisciplinarnost u našem pristupu i specifičnosti u našem razvoju lijekova doista će stvoriti novu paradigmu medicinske tehnologije.”

Shiladitya Sengupta, PhD, suautor, suvoditelj Brighamovog Centra za inženjersku terapiju

Jang je rekao: "Liječenje može postati kompliciranije i bakterije mogu postati sofisticiranije, ali mi biomedicinski inženjeri također postajemo sofisticiraniji."

Izvor:

Brigham and Women's Hospital

Referenca:

Ghosh, S., et al. (2022) Učinkovit implantat koštanog cementa pun antibiotika protiv stafilokoknih infekcija kostiju. Biomedicinski inženjering prirode. doi.org/10.1038/s41551-022-00950-x.

.