Microbubbuble-aangedreven nanodeeltjes leveren genonderdrukkers om MRSA-biofilms af te breken

Een belangrijke oorzaak van door het ziekenhuis verworven infecties, de superbacteriën methicillineresistente Staphylococcus aureus (MRSA), vertoont niet alleen een sterke resistentie tegen bestaande antibiotica, maar vormt ook een dichte biofilm die de effecten van externe behandelingen blokkeert.

Om deze uitdaging aan te gaan, hebben KAIST-onderzoekers, in samenwerking met een internationaal team, met succes een platform ontwikkeld dat microbellen gebruikt om gen-gerichte nanodeeltjes te leveren die in staat zijn om de biofilms af te breken en een innovatieve oplossing biedt voor de behandeling van infecties die resistent zijn tegen conventionele antibiotica.

Een onderzoeksteam onder leiding van professor Hyun Jung Chung van de afdeling Biologische Wetenschappen, in samenwerking met het team van professor Hyunjoon Kong aan de Universiteit van Illinois, heeft een op microbubble gebaseerd nano-gen leveringsplatform (BTN MB) ontwikkeld die precies Gene Suppressors in bacterie levert om effectief biofilms te verwijderen, gevormd door MRSA.

De studie werd gepubliceerd in het tijdschrift Geavanceerde functionele materialen.

Het onderzoeksteam heeft voor het eerst korte DNA -oligonucleotiden ontworpen die tegelijkertijd drie belangrijke MRSA -genen onderdrukken, gerelateerd aan – Biofilm -vorming (ICAA), celdeling (FTSZ) en antibioticaresistentie (MECA) – en gemanipuleerde nanodeeltjes (BTN) om ze effectief in de bacterie te leveren.

Bovendien werden microbellen (MB) gebruikt om de permeabiliteit van het microbiële membraan te verhogen, met name de biofilm gevormd door MRSA. Door deze twee technologieën te combineren, implementeerde het team een ​​dual-trike-strategie die de bacteriegroei fundamenteel blokkeert en resistentie-acquisitie voorkomt.

Dit behandelingssysteem werkt in twee fasen. Ten eerste induceren de MBS drukveranderingen binnen de bacteriële biofilm, waardoor de BTN’s kunnen doordringen.

Vervolgens glijden de BTN’s door de gaten in de biofilm en komen ze de bacteriën binnen, waardoor de genonderdrukkers precies worden geleverd. Dit leidt tot genregulatie binnen MRSA, die tegelijkertijd biofilmregeneratie, celproliferatie en expressie van antibioticaresistentie blokkeren.

In experimenten uitgevoerd in een varkenshuidmodel en een muiswondmodel geïnfecteerd met MRSA -biofilm, vertoonde de BTN MB -behandelingsgroep een significante vermindering van de dikte van de biofilm, evenals opmerkelijke afnames in bacteriële telling en ontstekingsreacties.

Deze resultaten zijn moeilijk te bereiken met conventionele antibioticamonotherapie en demonstreren het potentieel voor de behandeling van een breed scala aan resistente bacteriële infecties.

Professor Hyun Jung Chung van Kaist, die het onderzoek leidde, verklaarde: “Deze studie presenteert een nieuwe therapeutische oplossing die nanotechnologie, genonderdrukking en strategieën voor fysische levering combineert om superbug -infecties aan te pakken die bestaande antibiotica niet kunnen oplossen.

De studie werd co-first geschreven door Ju Yeon Chung, een afgestudeerde student van de afdeling Biologische Wetenschappen bij KAIST en Dr. Yujin Ahn van de Universiteit van Illinois.