TTUHSC:n tiedemies saa USA:n patentin uusien nanoantibioottien valmistukseen

TTUHSC:n tiedemies saa USA:n patentin uusien nanoantibioottien valmistukseen

Centers for Disease Control and Prevention mukaan yli 2,8 miljoonaa amerikkalaista sairastuu antibioottiresistentteihin bakteeri-infektioihin joka vuosi, ja noin 35 000 näistä potilaista ei selviä infektiostaan.

Etsiessään ratkaisuja antibioottiresistenssin ongelmaan Hongjun (Henry) Liang, Ph.D., Texas Tech University Health Sciences Centerin (TTUHSC) solufysiologian ja molekyylibiofysiikan laitokselta, on keskittynyt kehittämään uusia nanoantibiooteiksi kutsuttuja nanohiukkasia, jotka ovat tehokkaita bakteeri-infektioita vastaan, erityisesti sellaisia, jotka ovat vastustuskykyisiä antibioottihoidolle.

Tähän mennessä Liangin työ on johtanut useisiin vertaisarvioituihin julkaisuihin ja heinäkuun 26. päivästä lähtien yhdysvaltalaiseen patenttiin "HydrophilicNanostructured Membrane Active Antimikrobials With High Activity, Selectivity And Biodegradability", jonka ansiosta Liang-laboratorioryhmä voi tuottaa uusia nanoantibiootteja.

Monia antibiootteja käytetään jo klinikoilla, ja monet niistä ovat varsin tehokkaita yleisiin infektioihin. Mutta kohtaamme tämän kasvavan haasteen MRSA:n (metisilliiniresistentti Staphylococcus aureus) ja muiden lääkeresistenttien bakteerien, bakteerien, jotka tekevät yleisistä infektioista hengenvaarallisia tapahtumia, kanssa."

Hongjun (Henry) Liang, Ph.D., Texas Tech University Health Sciences Center (TTUHSC), solufysiologian ja molekyylibiofysiikan laitos

Liang toivoo voivansa perustaa uuden sukupolven antibiootteja, joilla on kolme ominaisuutta: Ne voivat tappaa bakteereja olematta myrkyllisiä terveille soluille, ne ovat biohajoavia ja ympäristön kannalta hajoavia, joten ne eivät vahingoita normaaleja mikrobiyhteisöjä luonnollisissa elinympäristöissä, ja ne aiheuttavat vähemmän todennäköisesti resistenssiä.

Aiemmat tutkimukset ovat osoittaneet, että molekyylin kyky hylkiä vettä (hydrofobisuus) ja kyky vetää puoleensa ja liueta veteen (hydrofiilisyys) vaikuttavat merkittävästi soluihin. Liang sanoi, että mitä hydrofobisempi aine on, sitä haitallisempi reaktio se aiheuttaa. Hän lisäsi, ettei ole kuitenkaan olemassa kvantitatiivista standardia sille, kuinka paljon hydrofobisuutta on hyväksyttävää.

"Periaatteessa, jos lisäät hydrofobisuutta, voit tappaa bakteereja", Liang sanoi. "Mutta se tappaa myös terveitä soluja, emmekä halua sitä."

Tammikuussa 2022 julkaisemassa tutkimuksessaLuontoviestintäLiang-tiimi kehitti uusia hydrofiilisiä nanoantibiootteja, jotka muistuttivat pieniä karvaisia ​​helmiä, jotka koostuivat monista hydrofiilisistä polymeeriharjoista, jotka oli oksastettu erikokoisiin piidioksidin nanohiukkasiin. Nämä synteettiset yhdisteet, joita myös Liangin laboratorio valmistaa, on suunniteltu tappamaan bakteereja kalvon rikkoutumisen kautta käyttämällä erityyppistä kalvon uudelleenmuotoilua, joka vahingoittaa bakteerikalvoja, mutta jättää nisäkässolut koskemattomiksi.

Tämä tutkimus oli kolmas Liangin nanoantibiootteja käsittelevän laboratorion julkaisema tutkimus. Ensimmäinen ja toinen hydrofiilisten nanoantibioottien suunnittelukonseptia selittävät artikkelit julkaisivat ACS Infectious Disease vuonna 2017 ja Biomacromolecules vuonna 2020. Molemmat esiteltiin kansijuttuina omissa lehdissään, ja Chemical & Engineering News korosti niitä.

Kolmen julkaistun tutkimuksen ja patentin avulla Liang sanoi, että hänen tiiminsä keskittyi nyt kaksitahoiseen lähestymistapaan nanoantibioottien kehittämiseen ja jalostukseen potilaiden käyttöön.

Ensimmäinen painopiste, jota Liang kuvasi ponnistelujensa tieteelliseksi ja tutkimuspuolelle, on kliinisten tutkimusten edistäminen. Tämän prosessin aloittamiseksi Liang-laboratorio hakee liittovaltion lisäapurahoja, jotka tukevat eläintutkimuksia ja johtavat lopulta kliinisiin tutkimuksiin ihmispotilailla.

"Tämä on enemmän tutkimus- ja akateeminen osa ponnistelujamme", Liang lisäsi.

Liangin lähestymistavan toinen pilari on työskennellä Texas Tech Universityn Innovation Hubin kanssa hänen laboratorionsa keksinnön kaupallistamisen tukemiseksi.

"Hyödyntämällä tutkimuksen kaupallistamisen koulutusmahdollisuutta Innovation Hubissamme voimme toivottavasti tunnistaa lääketeollisuuden kiinnostuneita osapuolia, jotka voivat tai haluavat tehdä yhteistyötä kanssamme", Liang sanoi. "Yksi todennäköisistä suuntauksistamme on hakea Small Business Innovation Research (SBIR) -apurahaa pilottimittakaavaiseen tuotantoon. Se on kaksitahoinen lähestymistapamme."

Liang sanoi, että infektio on suuri haaste sekä etulinjan lääkäreille että tutkijoille. Se on haaste, johon hän haluaa vastata kehittämällä uuden sukupolven antibiootteja innovaation avulla.

"Se on tavoitteemme ja olemme hyvällä matkalla sen saavuttamiseen", Liang sanoi. "En voi sanoa, että tämä on ainoa tie eteenpäin; tietysti on monia eri tapoja edetä. Panoksemme uutuus on vastata tähän haasteeseen kehittämällä antibiootteja nanotekniikan näkökulmasta. Tämä on aivan uusi tapa edetä, mikä ei ole." hyvin tutkittu ja olemme ylpeitä edistymisestämme tähän mennessä.

Lähteet: