TTUHSC-forsker mottar amerikansk patent for å produsere nye nanoantibiotika

TTUHSC-forsker mottar amerikansk patent for å produsere nye nanoantibiotika

I følge Centers for Disease Control and Prevention får mer enn 2,8 millioner amerikanere antibiotikaresistente bakterielle infeksjoner hvert år, og rundt 35 000 av disse pasientene overlever ikke infeksjonen.

I sin søken etter løsninger på problemet med antibiotikaresistens har Hongjun (Henry) Liang, Ph.D., ved Institutt for cellefysiologi og molekylær biofysikk ved Texas Tech University Health Sciences Center (TTUHSC), fokusert sin forskning på å utvikle nye nanopartikler kalt nanoantibiotika som er effektive mot bakterielle infeksjoner, spesielt de som er resistente mot antibiotika.

Til dags dato har Liangs arbeid resultert i flere fagfellevurderte publikasjoner og, fra og med 26. juli, et amerikansk patent med tittelen "HydrophilicNanostructured Membrane Active Antimicrobials With High Activity, Selectivity And Biodegradability", som lar Liangs laboratorieteam produsere de nye nanoantibiotika.

Mange antibiotika brukes allerede i klinikker, og mange av dem er ganske effektive for vanlige infeksjoner. Men vi står overfor denne økende utfordringen med MRSA (meticillin-resistent Staphylococcus aureus) og andre typer medikamentresistente bakterier, bakteriene som gjør vanlige infeksjoner til livstruende hendelser.»

Hongjun (Henry) Liang, Ph.D., Texas Tech University Health Sciences Center (TTUHSC), Institutt for cellefysiologi og molekylær biofysikk

Liang håper å etablere en ny generasjon antibiotika som har tre egenskaper: De kan drepe bakterier uten å være giftige for friske celler, de er biologisk nedbrytbare og miljømessig nedbrytbare slik at de ikke skader normale mikrobielle samfunn i naturlige habitater, og det er mindre sannsynlig at de forårsaker resistens.

Tidligere forskning har vist at et molekyls evne til å avstøte vann (hydrofobicitet) og dets evne til å tiltrekke seg og løse seg opp i vann (hydrofilisitet) har en betydelig innvirkning på cellene. Liang sa at jo mer hydrofob et stoff er, desto mer skadelig er reaksjonen den forårsaker. Det er imidlertid ingen kvantitativ standard for hvor mye hydrofobicitet som er akseptabel, la han til.

"I utgangspunktet, hvis du øker hydrofobisiteten, kan du drepe bakterier," sa Liang. "Men det dreper også friske celler, og vi vil ikke ha det."

I en studie publisert i januar 2022 avNaturkommunikasjonLiang-teamet utviklet nye hydrofile nanoantibiotika som lignet bittesmå hårete perler sammensatt av mange hydrofile polymerbørster podet på silikananopartikler av forskjellige størrelser. Disse syntetiske forbindelsene, som Liangs laboratorium også lager, er designet for å drepe bakterier gjennom membranavbrudd, ved å bruke en annen type membranremodellering som skader bakteriemembraner, men etterlater pattedyrceller intakte.

Denne studien var den tredje publisert av Liang-laboratoriet på nanoantibiotika. Den første og andre artikkelen som forklarer designkonseptet for hydrofile nanoantibiotika ble publisert av ACS Infectious Disease i 2017 og Biomakromolecules i 2020. Begge ble omtalt som forsideartikler i sine respektive magasiner og fremhevet av Chemical & Engineering News.

Bevæpnet med de tre publiserte studiene og patentet, sa Liang at teamet hans nå fokuserte på en todelt tilnærming for å utvikle og foredle nanoantibiotika for bruk hos pasienter.

Det første fokuset, som Liang beskrev som den vitenskapelige og forskningsmessige siden av hans innsats, er å presse på for kliniske studier. For å starte denne prosessen vil Liang-laboratoriet søke om ytterligere føderale tilskudd som vil støtte dyrestudier og til slutt føre til kliniske studier på menneskelige pasienter.

"Dette er mer den forskningsmessige og akademiske delen av vår innsats," la Liang til.

Den andre pilaren i Liangs tilnærming er å samarbeide med Texas Tech Universitys Innovation Hub for å støtte kommersialiseringen av laboratoriets oppfinnelse.

"Ved å utnytte opplæringsmulighetene for forskningskommersialisering i vår innovasjonshub, kan vi forhåpentligvis identifisere interesserte parter i den farmasøytiske industrien som er i stand til eller villige til å samarbeide med oss," sa Liang. "En av våre sannsynlige retninger er å søke om et Small Business Innovation Research (SBIR)-stipend for produksjon i pilotskala. Det er vår todelte tilnærming."

Liang sa at infeksjonen utgjør en stor utfordring for både leger og forskere i frontlinjen. Det er en utfordring han ønsker å ta tak i ved å bruke innovasjon til å utvikle en ny generasjon antibiotika.

"Det er målet vårt, og vi er på god vei til å nå det," sa Liang. "Jeg kan ikke si at dette er den eneste veien videre; selvfølgelig er det mange forskjellige veier fremover. Nyheten i vårt bidrag er å møte denne utfordringen ved å utvikle antibiotika fra et nanoteknisk synspunkt. Dette er en veldig ny vei fremover, som ikke er det." godt undersøkt og vi er stolte over fremgangen vår så langt.

Kilder: