Gerichte nanodeeltjes tonen veelbelovend voor effectievere antischimmelbehandelingen

Een team van onderzoekers van de Brown University heeft een nieuwe op nanotechnologie gebaseerde aanpak ontwikkeld die de behandeling van schimmelinfecties zou kunnen verbeteren, met name die veroorzaakt door de steeds meer drugsresistente Candida-soorten.

In een nieuwe studie demonstreerde het team een ​​methode voor het richten van liposomen-op kleine lipide gebaseerde nanodeeltjes-medicijnafgifte-systemen-die naar schimmelcellen zijn. Uit de studie bleek dat de nieuwe benadering de effectiviteit van het medicijn dramatisch verhoogde, zelfs tegen moeilijk te behandelen schimmelbiofilms, zonder gezonde menselijke cellen te schaden.

“Schimmelinfecties kunnen uiterst moeilijk te behandelen zijn en de medicijnen ter beschikking van artsen zijn beperkt”, zegt Veronica Lamastro, een recente Ph.D. Afgestudeerd in Biomedical Engineering bij Brown en de hoofdauteur van de studie. “Door een targetingpeptide toe te voegen aan het oppervlak van liposomen, kunnen we ons beter richten op de afgifte van een anti-schimmelgeneesmiddel aan schimmelcellen en het vermogen ervan om die cellen te doden vergroten.”

Het papier is gepubliceerd in het dagboek Geavanceerde functionele materialen.

Candida -soorten zijn veel voorkomende schimmels die onschadelijk leven in en op het menselijk lichaam. Maar voor mensen met verzwakte immuunsysteem, waaronder kankerpatiënten, transplantatie -ontvangers of patiënten op de intensive care, kan Candida dodelijk worden. C. Auris is met name naar voren gekomen als een “superbug”, zich snel verspreiden via gezondheidszorgsystemen en zich verzetten tegen vele frontlinische geneesmiddelen. Tussen 2017 en 2018 steeg C. Auris -infecties alleen al in de Verenigde Staten met meer dan 300% toe.

Om dit probleem aan te pakken, wendde het bruine team zich tot liposomen, bolvormige nanodeeltjespakketten gemaakt van natuurlijke en synthetische vetten. Deze structuren kunnen medicijnen in hun holle centra of binnen hun vetmembranen vervoeren en kunnen worden gebruikt om de afgifte en stabiliteit van medicijntherapieën te verbeteren.

De belangrijkste opmars in deze nieuwe benadering was het “versieren” van het buitenoppervlak van de liposomen met een peptide – een korte keten van aminozuren – die van nature wordt aangetrokken tot Candida -cellen. De peptiden werken als een moleculair homing -apparaat, waardoor de liposomen worden geholpen en binden aan Candida -cellen, legde Lamastro uit.

Na het screenen van verschillende targetingpeptiden, ontdekten de onderzoekers dat iemand genaamd Penetratin het meest effectief was in het richten van Candida. Het team gesynthetiseerde vervolgens liposomen versierd met penetratine en bevatten een door de FDA goedgekeurd antischimmelmiddel genaamd Posaconazol, dat momenteel wordt gebruikt als een profylactisch middel om Candida-overgroei te voorkomen.

Lab -tests toonden aan dat liposomen versierd met penetratine aanzienlijk meer kans hadden om te interageren met candida -cellen dan standaard liposomen, wat de effectiviteit van de targetingstrategie bevestigde. Het beoogde afgiftesysteem verhoogde ook de potentie van het antischimmelmiddel dramatisch. Het remde de groei van Candida bij concentraties tot acht keer lager dan die vereist voor gratis posaconazol en verhinderde de vorming van biofilm bij doses tot 1.300 keer lager, vonden de onderzoekers.

De benadering lijkt ook over het algemeen veilig te zijn: de beoogde liposomen vertoonden geen toxiciteit voor menselijke cellen die vaak worden aangetast tijdens infectie, inclusief cellen gevonden in huid, bloedvaten, vaginaal weefsel en rode bloedcellen, volgens de studie.

Om te testen hoe goed de behandeling zou kunnen werken in een real-world infectie, gebruikte het team een ​​muismodel van intradermale C. albicans-infectie. Muizen die de beoogde liposomen ontvingen, hadden een lagere schimmelbelasting van 60% dan die welke regelmatige liposomen met drugs geladen kregen, wat een reëel voordeel suggereert bij het voorkomen van spreiding van schimmels.

Samengevat suggereert het onderzoek dat gerichte liposomen een veelbelovende nieuwe methode zijn voor het bestrijden van schimmelinfecties, die van aanzienlijk klinisch belang zijn.

“Schimmelinfecties zijn een enorm onderbezegd gebied, vooral in de engineering- en biomaterialengemeenschappen,” zei Anita Shukla, een professor aan de School of Engineering van Brown die het onderzoek in haar laboratorium regisseerde. “Maar met stijgende antimicrobiële resistentie gekoppeld aan het toenemende gebruik van antischimmelmiddelen in klinische en agrarische omgevingen, wordt dit soort werk belangrijker. We hopen dat meer onderzoekers dat zullen erkennen en meer werk op dit gebied doen.”

Het team is van plan hun methode te blijven studeren en uit te breiden, zei Shukla. Deze studie keek naar een medicijn dat over het algemeen wordt gebruikt om Candida -infecties te voorkomen. Het team is nu van plan het te testen met medicijnen die worden gebruikt om reeds gevestigde infecties te behandelen.

Extra co-auteurs waren Dominique Walker, Joanne Liu en Tobias Meng-Saccoccio.