At finde en ny måde at bekæmpe sepsis i sen fase ved at øge cellernes antibakterielle egenskaber

Forskere har udviklet en måde at understøtte et kæmpende immunsystem for at muliggøre dets bekæmpelse af sepsis, en dødelig tilstand som følge af kroppens ekstreme reaktion på infektion.

Forskerne brugte nanoteknologi til at omdanne donerede sunde immunceller til et lægemiddel med forbedret kraft til at dræbe bakterier.

I forsøg med at behandle mus med sepsis, de konstruerede immunceller eliminerede bakterier i blod og større organer, dramatisk forbedrede overlevelsesrater.

Dette arbejde fokuserer på en behandling af sepsis i sene stadier, når immunsystemet er kompromitteret og ude af stand til at fjerne invaderende bakterier. Forskerne samarbejder med klinikere med speciale i sepsisbehandling for at fremskynde lægemiddeludviklingsprocessen.

"Sepsis er fortsat den hyppigste dødsårsag på hospitaler. Der har ikke været en effektiv behandling for sepsis i sene stadier i lang tid. Vi tænker, at denne celleterapi kan hjælpe patienter, der kommer til det sene stadium af sepsis, " sagde Yizhou Dong, seniorforfatter og lektor i farmaceutik og farmakologi ved Ohio State University. "Til oversættelse i klinikken, Vi mener, at dette kan bruges i kombination med nuværende intensivbehandling til sepsispatienter."

Undersøgelsen er offentliggjort i dag i Natur nanoteknologi .

Sepsis i sig selv er ikke en infektion - det er en livstruende systemisk reaktion på infektion, der kan føre til vævsskade, organsvigt og død, ifølge Centers for Disease Control and Prevention. CDC anslår, at 1,7 millioner voksne i USA udvikler sepsis hvert år, og hver tredje patient, der dør på et hospital, har sepsis.

Dette arbejde kombinerede to primære typer teknologi:at bruge vitaminer som hovedkomponenten til fremstilling af lipid-nanopartikler, og brug af disse nanopartikler til at udnytte naturlige celleprocesser i skabelsen af ​​et nyt antibakterielt lægemiddel.

Celler kaldet makrofager er en af ​​de første respondere i immunsystemet, med arbejdet med at "spise" invaderende patogener. Imidlertid, hos patienter med sepsis, antallet af makrofager og andre immunceller er lavere end normalt, og de fungerer ikke, som de skal.

I dette studie, Dong og kolleger indsamlede monocytter fra knoglemarven af ​​raske mus og dyrkede dem under forhold, der omdannede dem til makrofager. (Monocytter er hvide blodlegemer, der er i stand til at differentiere til andre typer immunceller.)

Laboratoriet udviklede også vitaminbaserede nanopartikler, der var særligt gode til at levere messenger RNA, molekyler, der omsætter genetisk information til funktionelle proteiner.

Forskerne, som er specialiseret i messenger RNA til terapeutiske formål, konstruerede et messenger-RNA, der koder for et antimikrobielt peptid og et signalprotein. Signalproteinet muliggjorde den specifikke akkumulering af det antimikrobielle peptid i interne makrofagstrukturer kaldet lysosomer, nøglestedet for bakteriedræbende aktiviteter.

Herfra, forskere leverede nanopartiklerne fyldt med det messenger-RNA til de makrofager, de havde produceret med donormonocytter, og lad cellerne tage det derfra for at "fremstille" en ny terapi.

"Makrofager har naturligt antibakteriel aktivitet. Så hvis vi tilføjer det ekstra antibakterielle peptid til cellen, disse antibakterielle peptider kan yderligere forbedre den antibakterielle aktivitet og hjælpe hele makrofagen med at rense bakterier, " sagde Dong.

Efter at have set lovende resultater i celletests, forskerne administrerede celleterapien til mus. Musemodellerne for sepsis i denne undersøgelse blev inficeret med multiresistente Staphylococcus aureus og E. coli, og deres immunsystemer blev undertrykt.

Hver behandling bestod af omkring 4 millioner konstruerede makrofager. Kontroller til sammenligning omfattede almindelige makrofager og en placebo. Sammenlignet med kontrol, behandlingen resulterede i en betydelig reduktion af bakterier i blodet efter 24 timer – og for dem med dvælende bakterier i blodet, en anden behandling ryddede dem væk.

Dong betragter leveringen af ​​lipid nanopartikler af messenger-RNA til visse former for immunceller, der kan anvendes til andre sygdomme, og hans laboratorium arbejder i øjeblikket på udvikling af kræftimmunterapi ved hjælp af denne teknologi.