Az antibiotikumokkal töltött erős csontcement alkalmazható csontfertőzések kezelésére

Az antibiotikumokkal töltött erős csontcement alkalmazható csontfertőzések kezelésére

Évente 700 000 ember hal meg antibiotikum-rezisztencia következtében. Sajnos a globális népesség növekedése egyre nagyobb ellenállást vált ki a bevált antibiotikum-kezelésekkel szemben -; Az új antibiotikumok kifejlesztésére irányuló kereskedelmi ösztönzők csökkentek egy olyan fenyegetést, amelyet nem megfelelő finanszírozással és egyre fogyatkozó inspirációval találtak szemben. A Brigham and Women's Hospital kutatóinak, a Mass General Brigham Health System alapító tagjának új tanulmánya új, interdiszciplináris megközelítéssel kezeli az antibiotikumok fejlesztésének ezt a növekvő problémáját egy robusztus, számítógéppel generált antibiotikum-könyvtár felépítésére és a csontcement mátrixban történő célzott felhasználásra alkalmas antibiotikumok azonosítására. Ez a megközelítés potenciálisan alkalmazható csontfertőzések kezelésére, amelyek az ortopédiai műtétek után gyakori szövődmények. Eredményeiket a Nature Biomedical Engineering folyóiratban tették közzé.

"Jelenleg az Élelmiszer- és Gyógyszerügyi Hatóság (FDA) csak olyan antibiotikumokkal töltött csontcementeket hagyott jóvá, amelyeket eredetileg nem csontszövethez terveztek" - mondta Hae Lin Jang, PhD, a Brigham's Centre for Engineered Therapeutics társigazgatója és a Fejlett Bioanyagok és Biotechnológiák Fejlesztési Laboratóriumának vezető kutatója. "Amellett, hogy nem csontszövet-specifikusak, kialakult az ezekkel az antibiotikumokkal szembeni rezisztencia is. Ki kell fejlesztenünk az antibiotikumok új generációját, amely optimalizálva van ennek a felmerülő igénynek megfelelően."

Ez az antibiotikum-rezisztencia elleni egyre fokozódó küzdelem összemosódott a hasonlóan növekvő népesség öregedésével, amely ma minden eddiginél több ortopédiai eljárást igényel. Az olyan gyakori eljárások, mint a térd- és csípőprotézis, bakteriális fertőzésekhez, például staph-hoz vezethetnek, amelyeket jelenleg szisztémás antibiotikumokkal kezelnek. Az antibiotikumok szisztémás expozíciója nem célozza pontosan a fertőzést; Ezért óriási dózisokra van szükség, ami a gyógyszerrezisztencia nem kívánt következményeihez és a jótékony mikrobióta pusztulásához vezet. Ennek a növekvő problémának a megoldására a Brigham's Medicine Department és az Ortopédiai Sebészeti Osztály kutatói azon dolgoztak, hogy kidolgozzák az antibiotikumok és a csontcement helyileg beadott és hatékony kombinációját.

A csontcement mátrixon keresztül történő specifikus helyi bejuttatásra szolgáló új antibiotikum megalkotásához polimetil-metakrilát (PMMA) csontcementet használtak -; az FDA elismert aranystandardja. A csapat kiválasztott molekulákat az antibiotikum tervezéshez, és preklinikai modellben szűrte a gyógyszerre érzékeny és gyógyszerrezisztens baktériumokat. Végül a csapat összehasonlította a klinikailag használt PMMA-csontcementet és az új, antibiotikummal töltött PMMA-csontcementet egy profilaktikus és egy bevált staphylococcus-fertőzött sípcsont-sérülési modell segítségével.

Drogfelfedező e-könyv

Összeállítás az elmúlt év legjobb interjúiból, cikkeiről és híreiről. Töltse le a másolatot még ma

A kutatók azonosították a kettős hatású VCD-077 antibiotikumot, és megvizsgálták aktivitását és hatékonyságát sejtekben és állatmodellekben. A VCD-077 nemcsak a kívánt gyógyszerfelszabadulási kinetikát mutatta be anélkül, hogy veszélyeztette volna a PMMA csontcement stabilitását, hanem nagy hatékonyságot mutatott a gyógyszerrezisztens baktériumtörzsek széles spektrumával szemben, és lelassította a jövőbeni rezisztencia kialakulását. Valójában a VCD-077-tel töltött PMMA csontcement nagyobb hatékonyságot mutatott, mint az összes jelenleg használt, antibiotikummal töltött csontcement a staphylococcus csontfertőzések ellen patkánymodellben.

A klinikai felhasználás előtt a csapatnak két fő korláttal kell foglalkoznia: a vizsgált patkánymodell és az ember közötti potenciális különbségekkel, valamint a szükséges toxicitási vizsgálatokkal. A kutatók azonban megjegyzik, hogy a jövő fényes a szövetspecifikus, lokalizált kezelések, például a minimálisan invazív antibiotikum-befűzött csontcement injekciók számára. A fejlesztési szakasztól kezdve a szövetspecifitásra és a gyógyszer-eszköz interakcióra való összpontosítás segíthet olyan kezelések kifejlesztésében, amelyek pontosan működnek anélkül, hogy fenntartanák a gyógyszerrezisztenciát. Ezen túlmenően, a csapat újszerű számítástechnikai alkalmazása molekulák megtalálására és az antibiotikumok tervezésének optimalizálására nagy sikert aratott, ami arra utal, hogy a számítógépes programozás és a mesterséges intelligencia technológia ésszerűsítheti a gyógyszerfejlesztést.

A jövő a mesterséges intelligencia és a gyógyszerkutatás kombinálásában rejlik, hogy az új antibiotikumok kifejlesztése minden eddiginél hatékonyabb és költséghatékonyabb legyen. Megközelítésünk interdiszciplinaritása és gyógyszerfejlesztésünk specifikussága valóban új orvostechnológiai paradigmát fog létrehozni.”

Shiladitya Sengupta, PhD, társ-levelező szerző, a Brigham's Center for Engineered Therapeutics társigazgatója

Jang azt mondta: "A kezelés bonyolultabbá válhat, és a baktériumok kifinomultabbá válhatnak, de mi, orvosbiológiai mérnökök is egyre kifinomultabbak vagyunk."

Forrás:

Brigham and Women's Hospital

Referencia:

Ghosh, S. és mtsai. (2022) Hatékony, antibiotikummal töltött csontcement implantátum staphylococcus csontfertőzések ellen. Természetgyógyászati ​​mérnöki tudomány. doi.org/10.1038/s41551-022-00950-x.

.