Močan kostni cement, napolnjen z antibiotiki, se lahko uporablja za zdravljenje okužb kosti

Močan kostni cement, napolnjen z antibiotiki, se lahko uporablja za zdravljenje okužb kosti

Vsako leto 700.000 ljudi umre zaradi odpornosti na antibiotike. Na žalost naraščajoče svetovno prebivalstvo ustvarja vse večjo odpornost na uveljavljeno zdravljenje z antibiotiki -; Grožnja, ki se je soočila z neustreznim financiranjem in zmanjševanjem navdiha, ko so se komercialne spodbude za razvoj novih antibiotikov zmanjšale. Nova študija raziskovalcev iz Brigham and Women's Hospital, ustanovnega člana zdravstvenega sistema Mass General Brigham, obravnava ta vse večji problem pri razvoju antibiotikov z novim, interdisciplinarnim pristopom k izgradnji robustne, računalniško ustvarjene knjižnice antibiotikov in prepoznavanju učinkovitega antibiotika za ciljno uporabo v matrici kostnega cementa. Ta pristop bi lahko potencialno uporabili za zdravljenje okužb kosti, pogostega zapleta po ortopedski operaciji. Njihovi rezultati so bili objavljeni v Nature Biomedical Engineering.

"Trenutno je Uprava za hrano in zdravila (FDA) odobrila samo kostne cemente, polnjene z antibiotiki, ki prvotno niso bili zasnovani za kostno tkivo," je povedal Hae Lin Jang, dr. "Poleg tega, da niso specifični za kostno tkivo, se je pojavila odpornost na te antibiotike. Razviti moramo novo generacijo antibiotikov, optimiziranih za izpolnjevanje te nastajajoče potrebe."

Ta vse večji boj proti odpornosti na antibiotike se je združil s podobno naraščajočim staranjem prebivalstva, ki zdaj potrebuje več ortopedskih posegov kot kdaj koli prej. Pogosti posegi, kot je zamenjava kolena in kolka, lahko povzročijo bakterijske okužbe, kot je stafilokok, ki se trenutno zdravijo s sistemskimi antibiotiki. Sistemska izpostavljenost antibiotikom ni natančno usmerjena na okužbo; Zato so potrebni ogromni odmerki, kar vodi do nenamernih posledic odpornosti na zdravila in uničenja koristne mikrobiote. Da bi rešili to naraščajočo težavo, so raziskovalci na Brighamovem oddelku za medicino in oddelku za ortopedsko kirurgijo razvili lokalno dostavljeno in učinkovito kombinacijo antibiotikov in kostnega cementa.

Za izdelavo novega antibiotika za specifično lokalno dostavo preko matrice kostnega cementa je bil uporabljen kostni cement iz polimetil metakrilata (PMMA) -; priznani zlati standard FDA. Ekipa je izbrala molekule za oblikovanje antibiotikov v ožjem izboru in v predkliničnem modelu pregledala bakterije, občutljive na zdravila in odporne na zdravila. Nazadnje je ekipa primerjala klinično uporabljen kostni cement PMMA in novi kostni cement PMMA, napolnjen z antibiotiki, z uporabo profilaktičnega in uveljavljenega modela poškodbe tibije, okužene s stafilokoki.

E-knjiga o odkrivanju zdravil

Zbirka najboljših intervjujev, člankov in novic zadnjega leta. Prenesite kopijo še danes

Raziskovalci so identificirali antibiotik z dvojnim delovanjem VCD-077 ter preučili njegovo aktivnost in učinkovitost v celicah in na živalskih modelih. VCD-077 ni le pokazal želene kinetike sproščanja zdravila, ne da bi ogrozil stabilnost kostnega cementa PMMA, ampak je pokazal tudi visoko učinkovitost proti širokemu spektru bakterijskih sevov, odpornih na zdravila, in upočasnil razvoj prihodnje odpornosti. Pravzaprav je kostni cement PMMA, polnjen z VCD-077, pokazal večjo učinkovitost kot vsi trenutno uporabljeni kostni cementi, polnjeni z antibiotiki, proti stafilokoknim okužbam kosti v modelu podgan.

Pred klinično uporabo mora skupina obravnavati dve glavni omejitvi: morebitne razlike med proučevanim modelom podgan in ljudmi ter potrebne študije toksičnosti. Toda raziskovalci ugotavljajo, da je prihodnost svetla za tkivno specifične, lokalizirane tretmaje, kot je minimalno invazivno injiciranje kostnega cementa z antibiotiki. Osredotočanje na tkivno specifičnost od razvojne stopnje in medsebojno delovanje zdravil in pripomočkov lahko pomaga pri razvoju zdravljenj, ki delujejo natančno brez ohranjanja odpornosti na zdravila. Poleg tega je bila nova uporaba računalništva ekipe za iskanje molekul in optimizacijo zasnove antibiotikov velik uspeh, kar kaže na potencial računalniškega programiranja in tehnologije umetne inteligence za racionalizacijo razvoja zdravil.

Prihodnost je v združevanju umetne inteligence in odkrivanja zdravil, da bo razvoj novih antibiotikov učinkovitejši in stroškovno učinkovitejši kot kdaj koli prej. Interdisciplinarnost našega pristopa in specifičnost našega razvoja zdravil bosta resnično ustvarila novo paradigmo medicinske tehnologije.«

Shiladitya Sengupta, dr., soavtor, sodirektor Brighamovega centra za inženirsko terapevtiko

Jang je dejal: "Zdravljenje lahko postane bolj zapleteno in bakterije lahko postanejo bolj sofisticirane, vendar tudi biomedicinski inženirji postajamo bolj sofisticirani."

Vir:

Brigham and Women's Hospital

Referenca:

Ghosh, S., et al. (2022) Učinkovit vsadek kostnega cementa, polnjen z antibiotiki, proti stafilokoknim okužbam kosti. Biomedicinski inženiring narave. doi.org/10.1038/s41551-022-00950-x.

.