Neuartiges Verabreichungssystem liefert Antibiotika selektiv an spezifische Ziele
Physiker der McMaster University haben ein natürliches Abgabesystem identifiziert, das wirksame Antibiotika sicher durch den Körper transportieren kann, um Bakterien selektiv anzugreifen und abzutöten, indem rote Blutkörperchen als Vehikel verwendet werden.
Die Plattform, die in einem neuen Artikel in der Zeitschrift ACS Infectious Diseases beschrieben wird, könnte helfen, die anhaltende Krise der Antibiotikaresistenz anzugehen, sagen die Wissenschaftler. Sie modifizierten und testeten dann rote Blutkörperchen als Träger für eines der weltweit einzigen resistenten Antibiotika: Polymyxin B (PmB), das aufgrund seiner Toxizität und schädlichen Nebenwirkungen, zu denen Nierenschäden gehören, weithin als letztes Mittel gilt.
Es wird zur Bekämpfung besonders gefährlicher und oft arzneimittelresistenter Bakterien wie E. coli eingesetzt, die für viele schwerwiegende Erkrankungen wie Lungenentzündung, Magen-Darm-Entzündung und Blutbahninfektionen verantwortlich sind.
Forscher haben eine Methode entwickelt, um rote Blutkörperchen zu öffnen und die inneren Bestandteile zu entfernen, sodass nur eine Membran – bekannt als Liposom – zurückbleibt, die mit Arzneimittelmolekülen beladen und wieder in den Körper injiziert werden kann.
Der Prozess umfasst auch das Beschichten der Außenseite der Membran mit Antikörpern, damit sie an Bakterien haften und den Antikörper sicher abgeben kann.
Im Wesentlichen verwenden wir rote Blutkörperchen, um dieses Antibiotikum darin zu verbergen, damit es nicht länger mit gesunden Zellen interagieren oder sie schädigen kann, wenn es durch den Körper strömt.“
Hannah Krivic, Hauptautorin der Studie und Doktorandin, Biophysik, McMaster University
Sie führte die Arbeit mit den Studenten Ruthie Sun und Michal Feigis sowie dem Postdoktoranden von Thode, Sebastian Himbert, durch, die alle in der Fakultät für Physik und Astronomie ansässig sind.
„Wir haben diese roten Blutkörperchen so konstruiert, dass sie nur auf Bakterien abzielen können, auf die wir sie haben wollen“, sagt Krivic.
Das Team unter der Leitung von Maikel Rheinstädter, Professorin am Fachbereich Physik & Astronomie, hatte sich in früheren Arbeiten (Hyperlink) auch auf rote Blutkörperchen konzentriert, weil sie stabil und robust sind und von Natur aus eine lange Lebensdauer von etwa 120 Tagen haben ausreichend Zeit, um verschiedene Zielorte zu erreichen.
„Bei vielen traditionellen medikamentösen Therapien gibt es Herausforderungen. Sie neigen dazu, schnell abgebaut zu werden, wenn sie in unser Kreislaufsystem gelangen, und werden zufällig in unserem Körper verteilt“, erklärt Rheinstädter. „Wir müssen oft höhere Dosen oder wiederholte Dosen einnehmen, was die Exposition gegenüber dem Medikament erhöht und das Risiko von Nebenwirkungen erhöht.“
Wissenschaftler arbeiten an weiteren Anwendungen der Technologie, einschließlich ihres Potenzials als Plattform zur Abgabe von Medikamenten über die Blut-Hirn-Schranke und direkt ins Gehirn, wodurch Patienten, die beispielsweise an Alzheimer oder Depressionen leiden, viel schneller und schneller behandelt werden können direkt.
Quelle:
Referenz:
Krivic, H., et al. (2022) Erythro-PmBs: Ein selektives Polymyxin B-Abgabesystem unter Verwendung von Antikörper-konjugierten Hybrid-Erythrozyten-Liposomen. ACS-Infektionskrankheiten. doi.org/10.1021/acsinfecdis.2c00017.
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