Forskere er pionerer med et sikkert nanobærersystem til behandling af bakterielle infektioner

Antibiotikaresistente bakterier er en trussel mod menneskeliv, og alligevel går udviklingen af ​​nye lægemidler til behandling af bakterielle infektioner langsomt. En gruppe af dokumenterede lægemidler brugt i kræftbehandling i årtier kunne muligvis være løsningen. En ny klasse antibiotika er nu ved at blive udviklet af forskere ved Linköpings Universitet, Sverige.

Mange lægemidler og lægemiddelkandidater har vist sig meget effektive til at dræbe bakterier eller tumorceller. Problemet er, at de også skader patienten, og de bruges derfor meget sparsomt eller slet ikke. Når de bruges til at behandle for eksempel kræft, afgives de direkte i blodet og spredes i hele kroppen. Men forskere ved Linköping Universitet udvikler nu en metode til at levere stærke forbindelser på en mere sikker måde, som de håber vil åbne nye muligheder for behandling af forskellige sygdomme.

"Der er mange farmaceutiske ingredienser, som er yderst effektive, men som har alvorlige bivirkninger. Jeg vil gerne pakke molekyler med vores metode, så de bliver leveret specifikt til det sted i kroppen, hvor bakterierne eller kræftcellerne er. Vi kan sænke dosis og stadig få en god effekt, præcis hvor der er brug for det," siger Frank Hernandez, lektor ved Institut for Fysik, Kemi og Biologi (IFM) ved Linköpings Universitet.

Frank Hernandez har især interesseret sig for en gruppe lægemidler kaldet nukleosidanaloger, der har været brugt siden 1960'erne. De bruges stadig som den første terapeutiske mulighed for adskillige kræftformer og virusinfektioner. Forskning har vist, at denne type molekyler også er gode til at dræbe bakterier.

På trods af dette bruges nukleosidanaloger ikke i øjeblikket til at behandle bakterielle infektioner, sandsynligvis fordi de er forbundet med alvorlige bivirkninger, og der er andre tilgængelige antibiotika. Fremkomsten og spredningen af ​​livstruende, multiresistente bakterier har imidlertid skabt et overhængende behov for nye alternativer til aktuelt anvendte antibiotika, og nukleosidanaloger kan spille en rolle i dette.

I løbet af de seneste ti år har Frank Hernandez og hans kolleger gjort adskillige opdagelser, der baner vejen for den metode, de udviklede til at pakke nukleosidanaloger, så disse kan leveres på en mere sikker måde. De har i flere undersøgelser undersøgt egenskaberne af en type proteiner kaldet nukleaser.

Nukleaser kan findes både i dyr og i bakterier, men i løbet af evolutionen er der opstået forskelle mellem bakterienukleaser og menneskelige nukleaser, noget som forskerne udnytter. Forskerholdet har vist, at de specifikke "fingeraftryk" af nukleaser kan bruges til at genkende forskellige bakterier.

"Vores metode kombinerer to ting:evnen til specifikt at målrette en bakteriel infektion og effektiviteten af ​​lægemidler, der har eksisteret i meget lang tid og ofte er veldokumenterede, men som indtil videre er blevet leveret på en måde, der er skadelig for patienten, " siger Frank Hernandez.

Alle nukleaser har én ting til fælles:de fungerer som biologiske sakse, der skærer DNA'et i cellegenomet. Metoden udviklet af forskerne udnytter disse egenskaber i specifikke nukleaser fra de bakterier, der skal behandles. Lægemidlet er pakket, så det forbliver inaktivt, indtil det kommer i kontakt med den rigtige nuklease. Bakterienukleasen afskærer nukleaseanalogen, som derefter bliver aktiv og dræber bakterier på det pågældende sted. Forskerne har navngivet deres strategi TOUCAN (Therapeutic OligonUCleotides Activated by Nucleases).

I deres nuværende undersøgelse demonstrerer LiU-forskerne, hvordan det fungerer. De bruger TOUCAN-strategien på mus til at dræbe Staphylococcus aureus-bakterier med nukleosidanalogen floxuridin, som bruges i sundhedsvæsenet til behandling af f.eks. tyktarmskræft.

Studiet, "Terapeutiske oligonukleotider aktiveret af nukleaser (TOUCAN):Et nanobærersystem til specifik levering af kliniske nukleosidanaloger," blev offentliggjort i Journal of Controlled Release .

Undersøgelsesresultaterne indikerer, at floxuridin pakket og leveret ved hjælp af TOUCAN-strategien muliggjorde effektiv og sikker behandling af infektionen.

"Jeg tror på, at TOUCAN-teknologien har et stort potentiale til at være et gennembrud i behandlingen af ​​infektionssygdomme," siger Baris Borsa, ledende forskningsingeniør ved Linköpings Universitet.

Forskerne vurderer, at der vil gå yderligere fem til 10 år, før denne metode er klar til at blive brugt til at behandle bakterielle infektioner hos patienter. De ser også muligheder for at bruge TOUCAN til at reducere bivirkninger af nukleosidanaloger ved for eksempel cancer og virusinfektioner hos patienter.

Det næste på deres dagsorden er at finde ud af, hvordan kroppen håndterer TOUCAN og at undersøge, om der er nogen uønskede kort- eller langsigtede virkninger.

Flere oplysninger: Baris A. Borsa et al., Terapeutiske oligonukleotider aktiveret af nukleaser (TOUCAN):Et nanobærersystem til specifik levering af kliniske nukleosidanaloger, Journal of Controlled Release (2023). DOI:10.1016/j.jconrel.2023.07.057

Journaloplysninger: Journal of Controlled Release

Leveret af Linköping University