Экспериментальное лечение растворяет резистентные к антибиотикам биопленки у мышей.
Исследователи из Центра геномного регулирования (CRG) и компании Pulmobiotics S.L. создали первое "живое лекарство" для лечения резистентных к антибиотикам бактерий, растущих на поверхности медицинских имплантатов. Исследователи создали препарат, лишив обычную бактерию способности вызывать заболевания и перепрофилировав ее для атаки на вредные микроорганизмы. Экспериментальное лечение было испытано на инфицированных катетерах in vitro, ex vivo и in vivo и успешно справилось с инфекциями во всех трех методах тестирования. По словам авторов, введение препарата под кожу мышей помогло вылечить инфекции у 82% животных. Полученные результаты являются важным первым шагом для разработки новых методов лечения инфекций, поражающих медицинские имплантаты, такие как катетеры, кардиостимуляторы и протезы суставов. Они обладают высокой резистентностью к антибиотикам и составляют 80% всех внутрибольничных инфекций. Исследование опубликовано 6 октября в журнале Molecular Systems Biology.
Новый метод лечения направлен на биопленки. Поверхности медицинских имплантатов являются идеальными условиями для роста биопленок, где они образуют непроницаемые структуры, которые не позволяют антибиотикам или иммунной системе человека уничтожить бактерии, находящиеся в них. Биопленочные бактерии могут быть в тысячу раз более резистентными к антибиотикам, чем свободно обитающие бактерии. Staphylococcus aureus - один из наиболее распространенных видов бактерий, ассоциированных с биопленками. Инфекции S. aureus не реагируют на обычные антибиотики, что требует от пациентов хирургического удаления любых инфицированных медицинских имплантатов. Альтернативные методы лечения включают использование антител или ферментов, но это препараты широкого спектра действия, которые являются высокотоксичными для нормальных тканей и клеток, вызывая нежелательные побочные эффекты.
Авторы исследования предположили, что внедрение живых организмов, непосредственно вырабатывающих ферменты в непосредственной близости от биопленок, является более безопасным и дешевым способом лечения инфекций. Бактерии являются идеальным вектором, так как они имеют небольшие геномы, которые могут быть изменены с помощью простых генетических манипуляций.
Исследователи остановили свой выбор на Mycoplasma pneumoniae, распространенном виде бактерий, у которого отсутствует клеточная стенка, что облегчает выделение терапевтических молекул, борющихся с инфекцией, а также помогает ей уклоняться от обнаружения иммунной системой человека. Среди других преимуществ использования M. pneumoniae в качестве вектора - низкий риск мутации с новыми свойствами и неспособность передавать измененные гены другим микроорганизмам, живущим поблизости. Сначала M. pneumoniae была модифицирована таким образом, чтобы она не вызывала заболевания. Дальнейшие изменения заставили ее вырабатывать два различных фермента, которые растворяют биопленки и разрушают клеточные стенки бактерий, находящихся в них. Исследователи также модифицировали бактерию таким образом, чтобы она более эффективно выделяла противомикробные ферменты.
Первоначально исследователи планируют использовать модифицированные бактерии для лечения биопленок, образующихся вокруг респираторных трубок ИВЛ, поскольку M. pneumoniae естественным образом адаптирована к легким. "Наша технология, основанная на синтетической биологии и живых биотерапевтических препаратах, была разработана с учетом всех стандартов безопасности и эффективности для применения в легких, причем респираторные заболевания являются одной из первых целей. Наша следующая задача - наладить крупномасштабное производство и мы рассчитываем начать клинические испытания в 2023 году", - говорит Мария Ллуч, соавтор исследования.
Модифицированные бактерии могут также иметь долгосрочное применение для лечения других заболеваний. Бактерии являются идеальным средством для "живой медицины", поскольку они могут переносить любой терапевтический белок для лечения источника заболевания. Одно из главных преимуществ этой технологии заключается в том, что, достигнув места назначения, бактериальные векторы обеспечивают непрерывное и локализованное производство терапевтической молекулы. Как и любое транспортное средство, бактерии могут быть модифицированы с помощью различных полезных нагрузок, направленных против различных заболеваний, что потенциально может найти еще большее применение в будущем.
