En lågkostnadsteknologi som involverar nanopartiklar laddade med antibiotika och andra antimikrobiella föreningar som kan användas i flera attacker på infektioner av bakterien som är ansvarig för de flesta fall av tuberkulos har utvecklats av forskare vid São Paulo State University (UNESP) i Brasilien.
Arbetet redovisas i en artikel publicerad i tidskriften Carbohydrate Polymers . Resultat av in vitro-tester tyder på att det kan vara grunden för en behandlingsstrategi för att bekämpa bakteriell resistens mot flera läkemedel.
Enligt Brasiliens hälsoministerium anmäldes cirka 78 000 fall av tuberkulos 2022, 5 % fler än föregående år och fler än i något annat land i Amerika. Utöver den ökade incidensen ökar också antalet fall som involverar multiresistenta stammar.
Det huvudsakliga medlet för sjukdomen är bacillus Mycobacterium tuberculosis, en av de mest dödliga bakterier som forskarna känner till. Överföring sker via inandning av baciller, som migrerar till lungalveolerna, vilket orsakar inflammation i luftvägarna och så småningom förstör lungvävnad.
Användningen av nanoteknik är en av de nya behandlingsstrategier som anses vara mest lovande av forskare runt om i världen mot multiresistenta stammar av M. tuberculosis. UNESP-studien analyserade den antituberkulära aktiviteten hos nanopartiklar innefattande N-acetylcystein (ett receptfritt tillskott), kitosan (en naturlig förening som härrör från skaldjurens yttre skelett), en antimikrobiell peptid som ursprungligen isolerades från huden på en brasiliansk groda. och rifampicin (ett antibiotikum som vanligtvis används för att behandla tuberkulos).
Resultaten visade att nanopartiklarna signifikant hämmade utvecklingen av sjukdomen och övervann resistens mot läkemedlet utan att orsaka cellskador.
In vitro-analyser utfördes med M. tuberculosis-infekterade fibroblaster, huvudcellerna som är aktiva i bindväv, och makrofager, celler i det medfödda immunsystemet och en nyckelkomponent i första linjens försvar mot patogener.
"Rifampicin anses vara föråldrat för vissa stammar av bacillen, men i vår studie har vi vitaliserat och optimerat det med antimikrobiella peptider som har visat sig hjälpa till att bekämpa sjukdomen", säger Laura Maria Duran Gleriani Primo, första författare till artikeln och en student vid UNESP:s School of Pharmaceutical Sciences.
"Dessa peptider interagerar med olika receptorer i olika delar av bakterien, i både membranet och periplasman. Vi fann att de vitaliserade rifampicin, som blev ännu mer aktivt inuti makrofager", säger Cesar Augusto Roque-Borda, medförfattare till studien. och en Ph.D. kandidat i UNESP:s program för forskarstudier i biovetenskaper och farmaceutisk bioteknik. Periplasman är en region av bakterieceller som ligger mellan cellhöljets inre cytoplasma och yttre bakteriemembran.
Konventionell behandling av tuberkulos innebär samtidig användning av flera antibiotika under sex månader till cirka två år beroende på patientens svar och bakteriens resistens. Forskarna förväntar sig att deras teknik kommer att förkorta den här tiden.
"Från studien vet vi att det är möjligt att infoga en avsevärd koncentration av antibiotika och peptider i makrofager - tillräckligt för att öka effekten av behandlingen", säger Fernando Rogério Pavan, sista författare till artikeln och professor vid UNESP:s School of Pharmaceutical Sciences . "Våra förväntningar på framtida forskning inkluderar att använda den här typen av nanoteknik med andra läkemedel och läkemedel med långsam frisättning så att patienterna inte behöver ta sin medicin varje dag."
Nästa steg blir att bekräfta in vitro-fynden med hjälp av in vivo-studier och studera användningen av nanopartiklarna för att bekämpa andra sjukdomar som kräver behandling under långa perioder.
Mer information: Laura Maria Duran Gleriani Primo et al, Antimikrobiella peptider ympade på ytan av N-acetylcystein-chitosan nanopartiklar kan vitalisera läkemedel mot kliniska isolat av Mycobacterium tuberculosis, Carbohydrate Polymers (2023). DOI:10.1016/j.carbpol.2023.121449
Tillhandahålls av FAPESP
