Forskare har utvecklat ett sätt att stödja ett kämpande immunsystem för att möjliggöra dess kamp mot sepsis, ett dödligt tillstånd som beror på kroppens extrema reaktion på infektion.

Forskarna använde nanoteknik för att omvandla donerade friska immunceller till ett läkemedel med ökad kraft att döda bakterier.

I experiment som behandlade möss med sepsis, de konstruerade immuncellerna eliminerade bakterier i blod och större organ, dramatiskt förbättra överlevnaden.

Detta arbete fokuserar på en behandling av sepsis i sent skede, när immunförsvaret är nedsatt och oförmöget att rensa invaderande bakterier. Forskarna samarbetar med läkare som är specialiserade på sepsisbehandling för att påskynda läkemedelsutvecklingsprocessen.

"Sepsis är fortfarande den vanligaste dödsorsaken på sjukhus. Det har inte funnits en effektiv behandling för sepsis i sena stadiet på länge. Vi tror att denna cellterapi kan hjälpa patienter som kommer till det sena stadiet av sepsis, " sa Yizhou Dong, senior författare och docent i farmaceutik och farmakologi vid Ohio State University. "För översättning på kliniken, Vi tror att detta kan användas i kombination med nuvarande intensivvårdsbehandling för sepsispatienter."

Studien publiceras idag i Naturens nanoteknik .

Sepsis i sig är inte en infektion – det är ett livshotande systemiskt svar på infektion som kan leda till vävnadsskada, organsvikt och död, enligt The Centers for Disease Control and Prevention. CDC uppskattar att 1,7 miljoner vuxna i USA utvecklar sepsis varje år, och en av tre patienter som dör på sjukhus har sepsis.

Detta arbete kombinerade två primära typer av teknologi:att använda vitaminer som huvudkomponenten för att göra lipidnanopartiklar, och att använda dessa nanopartiklar för att dra nytta av naturliga cellprocesser i skapandet av ett nytt antibakteriellt läkemedel.

Celler som kallas makrofager är en av de första svararna i immunsystemet, med jobbet att "äta" invaderande patogener. Dock, hos patienter med sepsis, antalet makrofager och andra immunceller är lägre än normalt och de fungerar inte som de ska.

I den här studien, Dong och kollegor samlade in monocyter från benmärgen hos friska möss och odlade dem under förhållanden som omvandlade dem till makrofager. (Monocyter är vita blodkroppar som kan differentiera sig till andra typer av immunceller.)

Labbet utvecklade också vitaminbaserade nanopartiklar som var särskilt bra på att leverera budbärar-RNA, molekyler som översätter genetisk information till funktionella proteiner.

Forskarna, som är specialiserade på budbärar-RNA för terapeutiska ändamål, konstruerade ett budbärar-RNA som kodar för en antimikrobiell peptid och ett signalprotein. Signalproteinet möjliggjorde den specifika ackumuleringen av den antimikrobiella peptiden i interna makrofagstrukturer som kallas lysosomer, nyckelplatsen för bakteriedödande aktiviteter.

Härifrån, forskare levererade nanopartiklarna laddade med det budbärar-RNA:t till makrofagerna som de hade producerat med donatormonocyter, och låt cellerna ta det därifrån för att "tillverka" en ny terapi.

"Makrofager har antibakteriell aktivitet naturligt. Så om vi lägger till den extra antibakteriella peptiden i cellen, dessa antibakteriella peptider kan ytterligare förbättra den antibakteriella aktiviteten och hjälpa hela makrofagen att rensa bakterier, " sa Dong.

Efter att ha sett lovande resultat i celltester, forskarna administrerade cellterapin till möss. Musmodellerna av sepsis i denna studie infekterades med multiresistenta Staphylococcus aureus och E. coli och deras immunsystem undertrycktes.

Varje behandling bestod av cirka 4 miljoner konstruerade makrofager. Kontroller för jämförelse inkluderade vanliga makrofager och en placebo. Jämfört med kontroller, behandlingen resulterade i en signifikant minskning av bakterier i blodet efter 24 timmar – och för de med kvardröjande bakterier i blodet, en andra behandling rensade bort dem.

Dong anser att lipidnanopartikelleverans av budbärar-RNA till vissa typer av immunceller är tillämplig på andra sjukdomar, och hans labb arbetar för närvarande med utveckling av cancerimmunterapi med denna teknik.