TTUHSC-wetenschapper ontvangt Amerikaans patent voor de productie van nieuwe nanoantibiotica

TTUHSC-wetenschapper ontvangt Amerikaans patent voor de productie van nieuwe nanoantibiotica

Volgens de Centers for Disease Control and Prevention lopen jaarlijks ruim 2,8 miljoen Amerikanen antibioticaresistente bacteriële infecties op, en ongeveer 35.000 van deze patiënten overleven hun infectie niet.

In zijn zoektocht naar oplossingen voor het probleem van antibioticaresistentie heeft Hongjun (Henry) Liang, Ph.D., van de afdeling Celfysiologie en Moleculaire Biofysica van het Texas Tech University Health Sciences Center (TTUHSC), zijn onderzoek gericht op de ontwikkeling van nieuwe nanodeeltjes, nanoantibiotica genaamd, die effectief zijn tegen bacteriële infecties, vooral die welke resistent zijn tegen behandeling met bekende antibiotica.

Tot nu toe heeft het werk van Liang geresulteerd in verschillende peer-reviewed publicaties en, vanaf 26 juli, een Amerikaans patent met de titel ‘HydrophilicNanostructured Membrane Active Antimbiotics With High Activity, Selectivity And Biodegradability’, waardoor het Liang-laboratoriumteam de nieuwe nanoantibiotica kan produceren.

In klinieken worden al veel antibiotica gebruikt, en veel ervan zijn behoorlijk effectief bij veel voorkomende infecties. Maar we worden geconfronteerd met deze toenemende uitdaging met MRSA (methicilline-resistente Staphylococcus aureus) en andere soorten medicijnresistente bacteriën, de bacteriën die gewone infecties in levensbedreigende gebeurtenissen veranderen.”

Hongjun (Henry) Liang, Ph.D., Texas Tech University Health Sciences Center (TTUHSC), Afdeling Celfysiologie en Moleculaire Biofysica

Liang hoopt een nieuwe generatie antibiotica op de markt te brengen die drie eigenschappen heeft: ze kunnen bacteriën doden zonder giftig te zijn voor gezonde cellen, ze zijn biologisch afbreekbaar en afbreekbaar in het milieu, zodat ze de normale microbiële gemeenschappen in natuurlijke habitats niet schaden, en het is minder waarschijnlijk dat ze resistentie veroorzaken.

Eerder onderzoek heeft aangetoond dat het vermogen van een molecuul om water af te stoten (hydrofobiciteit) en zijn vermogen om water aan te trekken en op te lossen (hydrofiliciteit) een aanzienlijke impact heeft op cellen. Liang zei dat hoe hydrofoob een stof is, hoe schadelijker de reactie die deze veroorzaakt. Er is echter geen kwantitatieve standaard voor hoeveel hydrofobiciteit acceptabel is, voegde hij eraan toe.

"Kortom, als je de hydrofobiciteit verhoogt, kun je bacteriën doden", zei Liang. “Maar het doodt ook gezonde cellen, en dat willen we niet.”

In een studie gepubliceerd in januari 2022 doorCommunicatie over de natuurHet Liang-team ontwikkelde nieuwe hydrofiele nanoantibiotica die leken op kleine harige kralen, bestaande uit vele hydrofiele polymeerborstels geënt op silica-nanodeeltjes van verschillende groottes. Deze synthetische verbindingen, die het laboratorium van Liang ook maakt, zijn ontworpen om bacteriën te doden door membraanverstoring, met behulp van een ander type membraanremodellering dat bacteriële membranen beschadigt maar zoogdiercellen intact laat.

Deze studie was de derde gepubliceerd door het Liang-laboratorium over nanoantibiotica. De eerste en tweede artikelen waarin het ontwerpconcept van hydrofiele nanoantibiotica werd uitgelegd, werden in 2017 gepubliceerd door ACS Infectious Disease en in 2020 door Biomacromolecules. Beide verschenen als coverstory in hun respectievelijke tijdschriften en werden benadrukt door Chemical & Engineering News.

Gewapend met de drie gepubliceerde onderzoeken en het patent zei Liang dat zijn team zich nu concentreerde op een tweeledige aanpak voor het ontwikkelen en verfijnen van de nanoantibiotica voor gebruik bij patiënten.

De eerste focus, die Liang omschreef als de wetenschappelijke en onderzoekskant van zijn inspanningen, is het aandringen op klinische proeven. Om dit proces op gang te brengen, zal het Liang-lab aanvullende federale subsidies aanvragen ter ondersteuning van dierstudies en uiteindelijk tot klinische proeven bij menselijke patiënten.

“Dit is meer het onderzoeks- en academische deel van onze inspanningen”, voegde Liang eraan toe.

De tweede pijler van Liangs aanpak is om samen te werken met de Innovation Hub van Texas Tech University om de commercialisering van de uitvinding van zijn laboratorium te ondersteunen.

“Door gebruik te maken van de trainingsmogelijkheden voor commercialisering van onderzoek in onze Innovation Hub, kunnen we hopelijk geïnteresseerde partijen in de farmaceutische industrie identificeren die met ons kunnen of willen samenwerken”, aldus Liang. "Een van onze waarschijnlijke richtingen is het aanvragen van een Small Business Innovation Research (SBIR) -subsidie ​​voor productie op pilotschaal. Dat is onze tweeledige aanpak."

Liang zei dat de infectie een grote uitdaging vormt voor zowel eerstelijnsartsen als wetenschappers. Het is een uitdaging die hij wil aangaan door innovatie te gebruiken om een ​​nieuwe generatie antibiotica te ontwikkelen.

“Dat is ons doel en we zijn goed op weg om dit te bereiken”, aldus Liang. "Ik kan niet zeggen dat dit de enige weg vooruit is; er zijn natuurlijk veel verschillende manieren vooruit. Het nieuwe van onze bijdrage is om deze uitdaging aan te gaan door antibiotica te ontwikkelen vanuit het oogpunt van nano-engineering. Dit is een heel nieuwe weg vooruit, maar dat is niet zo." goed onderzocht en we zijn trots op onze vooruitgang tot nu toe.

Bronnen: