• Home
  • Kemi
  • Astronomien
  • Energi
  • Naturen
  • Biologi
  • Fysik
  • Elektronik
  •  science >> Vetenskap >  >> Kemi
    Kontrollerad fagterapi kan rikta in sig på läkemedelsresistenta bakterier samtidigt som man kringgår potentiella oavsiktliga konsekvenser

    Konjugerad till fager, guldnanoroder hittar sitt mål:en bakteriell cellvägg. Kredit:University of California - Santa Barbara

    Kampen mot läkemedelsresistenta patogener är fortfarande intensiv. Medan Centers for Disease Controls (CDC) 2019 "största hot"-rapport avslöjar en övergripande minskning av läkemedelsresistenta mikroberrelaterade dödsfall jämfört med dess tidigare rapport (2013) varnar myndigheten också för att nya former av läkemedelsresistenta patogener fortfarande är framväxande.

    Under tiden, alternativen för att behandla infektioner av dessa bakterier minskar, bekräftar läkares och forskares oro över slutet på antibiotikaåldern.

    "Vi visste att det skulle bli ett problem tidigt, " sa UC Santa Barbara kemi- och biokemiprofessor Irene Chen. "I princip så fort penicillin upptäcktes, några år senare rapporterades det att det fanns en resistent organism." Tack vare faktorer som horisontell genöverföring och snabb reproduktion, organismer som gramnegativa bakterier kan utvecklas snabbare än vi kan producera antibiotika för att kontrollera dem.

    Så Chen och hennes forskargrupp letar efter alternativ till antibiotika, i en växande ansträngning för att undvika strömmen av obotliga bakterieinfektioner. I sitt arbete, gruppen har vänt sig till bakteriofager, en naturligt förekommande grupp av virus som koloniseras på bakterier.

    "Det är deras naturliga funktion, verkligen, att växa på och döda bakterier, sa Chen, författare till en artikel som visas i Förfaranden från National Academy of Sciences . Genom att dra nytta av bakteriofagernas förmåga att inhämta specifika bakterier utan att skada resten av mikrobiomet, forskarna kunde använda en kombination av guldnanoroder och nära-infrarött ljus för att förstöra även multiresistenta bakterier utan antibiotika.

    Fagterapi är inte nytt, sa Chen. Faktiskt, det har använts i fd Sovjetunionen och Europa i ungefär ett sekel, även om de i stort sett ses som sista utväg alternativ till antibiotika. Bland de olösta frågorna med fagterapi är den ofullständiga karakteriseringen av fagernas biologi – en biologi som kan tillåta oavsiktliga konsekvenser på grund av fagernas egen snabba utveckling och reproduktion, såväl som potentiella toxiner som virusen kan bära på. En annan fråga är allt-eller-inget-aspekten av fagterapi, tillade hon.

    "Det är svårt att analysera effekten av en fagbehandling, "sa hon." Du kanske ser att det fungerar helt eller så kanske du ser det helt misslyckas, men du har inte den typ av dosrespons du vill ha. "

    Bakterier under eld:Gröna bakterier lever, medan de röda är döda. Kredit:University of California - Santa Barbara

    För att övervinna dessa utmaningar, Chen -labbet utvecklade en metod för kontrollerad fagterapi.

    "Vad vi gjorde var att konjugera fagerna till guld nanorods, ”, förklarade hon. Dessa ”phanorods” applicerades på bakterier på in vitro-kulturer av däggdjursceller och exponerade sedan för nära infrarött ljus.

    "När dessa nanorods är fotoexciterade, de översätter energin från ljus till värme, Chen sa, "och det skapar mycket höga lokala temperaturer."

    Värmen är tillräcklig för att döda bakterierna, och det dödar också fagerna, förhindra oönskade vidare utvecklingar. Resultatet är en guidad missil av riktad fagterapi som också möjliggör doskontroll. Laboratoriet fann framgång med att förstöra E. coli, P. aeruginosa och V. cholerae – mänskliga patogener som orsakar akuta symtom om de inte kontrolleras. De kunde också framgångsrikt förstöra X. campestris, en bakterie som orsakar röta i växter.

    I ett samarbete med UC Santa Barbaras maskiningenjör Beth Pruitt, labbet fastställde att medan värmen framgångsrikt förstörde bakterier och fager, mer än 80 % av däggdjurscellkulturen under bakteriebiofilmen överlevde.

    "Denna fråga om huruvida det skadar däggdjursvävnader är mycket viktig, "Chen sa." Arbete inom nanoteknik och nanomedicin som behandlar bakteriella infektioner indikerar att när det är icke-målinriktat, det belastar verkligen de omgivande vävnaderna."

    Laboratoriet planerar att undersöka andra möjliga fager för att motverka andra bakterier, möjligen konstruera en fototermisk metod som skulle kunna behandla flera bakteriella infektioner.


    © Vetenskap https://sv.scienceaq.com