Nye nanopartikler hjælper sepsisbehandling hos mus

Sepsis, kroppens overreaktion på en infektion, påvirker mere end 1,5 millioner mennesker og dræber mindst 270.000 hvert år alene i USA. Standardbehandlingen af ​​antibiotika og væsker er ikke effektiv for mange patienter, og de, der overlever, har en højere risiko for død.

I ny forskning offentliggjort i tidsskriftet Nature Nanotechnology i dag rapporterede laboratoriet af Shaoqin "Sarah" Gong, en professor ved Wisconsin Institute for Discovery ved University of Wisconsin-Madison, en ny nanopartikelbaseret behandling, der leverer anti-inflammatoriske molekyler og antibiotika.

Det nye system reddede muses liv med en induceret version af sepsis beregnet til at fungere som en model for menneskelige infektioner og er et lovende proof-of-concept for en potentiel ny terapi i afventning af yderligere forskning.

De nye nanopartikler leverede kemikaliet NAD ⁺ eller dets reducerede form NAD(H), et molekyle, der har en væsentlig rolle i de biologiske processer, der genererer energi, bevarer genetisk materiale og hjælper celler med at tilpasse sig og overvinde stress. Mens NAD(H) er velkendt for sin anti-inflammatoriske funktion, er klinisk anvendelse blevet forhindret, fordi NAD(H) ikke kan optages direkte af celler.

"For at muliggøre klinisk oversættelse er vi nødt til at finde en måde, hvorpå vi effektivt kan levere NAD(H) til de målrettede organer eller celler. For at nå dette mål har vi designet et par nanopartikler, som direkte kan transportere og frigive NAD(H) ind i cellen. , og samtidig forhindre for tidlig frigivelse af lægemidler og nedbrydning i blodbanen," siger Gong, som også har ansættelser i Institut for Biomedicinsk Teknik og UW School of Medicine and Public Health's Department of Ophthalmology and Visual Sciences.

Det tværfaglige arbejde blev ledet af Gong sammen med Mingzhou Ye og Yi Zhao, to postdoc-stipendiater i Gong-laboratoriet. John-Demian Sauer, professor ved Institut for Medicinsk Mikrobiologi og Immunologi, samarbejdede også om projektet.

Sepsis kan være dødelig i to faser. Først begynder en infektion i kroppen. Immunsystemet reagerer ved at skabe drastisk betændelse, der forringer blodgennemstrømningen og danner blodpropper, som kan forårsage vævsdød og udløse en kædereaktion, der fører til organsvigt. Bagefter overkorrigerer kroppen sig selv ved at undertrykke immunsystemet, hvilket igen øger infektionsmodtageligheden. Kontrol af komplikationer forårsaget af inflammation er afgørende i sepsisbehandling.

De lipidcoatede calciumphosphat- eller metalorganiske ramme-nanopartikler designet af Gong-laboratoriet kan bruges til at levere NAD(H) og antibiotika samtidig. Gongs laboratorium testede de NAD(H)-ladede nanopartikler i flere musemodeller, herunder endotoksæmi, multidrug-resistent patogen-induceret polymikrobiel bakteriemi samt en punktur-induceret sepsis-model med sekundær infektion af en almindelig sygdomsfremkaldende bakterie kaldet P. aeruginosa .

Nanopartikelbehandlingen klarede sig meget bedre end at bruge NAD(H) alene. For eksempel døde mus uden nogen behandling eller behandlet med fri NAD(H) i en endotoxemia-musemodel inden for to dage. I modsætning hertil overlevede mus behandlet med NAD(H)-ladede nanopartikler alle. Disse dyreforsøg viste, at NAD(H) nanopartiklerne kan hjælpe med at opretholde et sundt immunsystem, understøtte blodkarfunktionen og forhindre multiorganskade.

Denne teknologi kan bane vejen for udviklingen af ​​en ny klinisk behandling for sepsis, der også kan anvendes i andre inflammationsrelaterede scenarier, såsom COVID-19-behandling. En yderligere fordel ved denne terapi er evnen til at behandle infektion med lavere mængder af antibiotika, hvilket reducerer deres overforbrug. Yderligere forskning i større dyremodeller vil være nødvendig, før kliniske forsøg med mennesker kan begynde.

"NAD(H) nanopartiklerne har potentialet til at behandle mange andre sygdomme, fordi NAD(H) er involveret i så mange biologiske veje. Der er stærk evidens for brugen af ​​NAD(H) som en intervention eller hjælp ved kritiske sygdomme." siger Gong. + Udforsk yderligere

Forskere udvikler IV injektionsbehandling for sepsis