Onderzoekers zijn pioniers in een veilig nanodragersysteem voor de behandeling van bacteriële infecties

Antibioticaresistente bacteriën vormen een bedreiging voor mensenlevens, en toch verloopt de ontwikkeling van nieuwe medicijnen om bacteriële infecties te behandelen traag. Een groep bewezen medicijnen die al tientallen jaren worden gebruikt bij de behandeling van kanker zou mogelijk de oplossing kunnen zijn. Een nieuwe klasse antibiotica wordt nu ontwikkeld door onderzoekers van de Linköping Universiteit, Zweden.

Veel geneesmiddelen en kandidaat-geneesmiddelen zijn zeer effectief gebleken bij het doden van bacteriën of tumorcellen. Het probleem is dat ze ook schadelijk zijn voor de patiënt en daarom zeer spaarzaam of helemaal niet worden gebruikt. Wanneer ze worden gebruikt om bijvoorbeeld kanker te behandelen, worden ze rechtstreeks in het bloed afgeleverd en door het lichaam verspreid. Maar onderzoekers van de Universiteit van Linköping ontwikkelen nu een methode om sterke verbindingen op een veiligere manier af te leveren, waarvan ze hopen dat dit nieuwe mogelijkheden zal openen voor de behandeling van verschillende ziekten.

‘Er zijn veel farmaceutische ingrediënten die zeer effectief zijn, maar ernstige bijwerkingen hebben. Met onze methode wil ik moleculen verpakken, zodat ze specifiek op de plek in het lichaam terechtkomen waar de bacteriën of de kankercellen zitten. de dosis en krijg toch een goed effect precies daar waar het nodig is”, zegt Frank Hernandez, universitair hoofddocent bij de afdeling natuurkunde, scheikunde en biologie (IFM) van de Universiteit van Linköping.

Frank Hernandez heeft bijzondere belangstelling getoond voor een groep geneesmiddelen die nucleoside-analogen worden genoemd en die sinds de jaren zestig worden gebruikt. Ze worden nog steeds gebruikt als de eerste therapeutische optie voor verschillende vormen van kanker en virale infecties. Uit onderzoek is gebleken dat dit soort moleculen ook goed bacteriën doden.

Desondanks worden nucleoside-analogen momenteel niet gebruikt om bacteriële infecties te behandelen, waarschijnlijk omdat ze gepaard gaan met ernstige bijwerkingen, en er zijn andere antibiotica beschikbaar. De opkomst en verspreiding van levensbedreigende, multiresistente bacteriën heeft echter een onmiddellijke behoefte gecreëerd aan nieuwe alternatieven voor de momenteel gebruikte antibiotica, en nucleoside-analogen zouden hierin een rol kunnen spelen.

De afgelopen tien jaar hebben Frank Hernandez en zijn collega’s verschillende ontdekkingen gedaan die de weg hebben vrijgemaakt voor de methode die zij hebben ontwikkeld om nucleoside-analogen te verpakken, zodat deze op een veiligere manier kunnen worden afgeleverd. Ze hebben in meerdere onderzoeken de eigenschappen onderzocht van een soort eiwitten die nucleasen worden genoemd.

Nucleasen kunnen zowel in dieren als in bacteriën worden aangetroffen, maar in de loop van de evolutie zijn er verschillen ontstaan ​​tussen bacteriële nucleasen en menselijke nucleasen, iets waar de onderzoekers hun voordeel mee doen. Het onderzoeksteam heeft aangetoond dat de specifieke ‘vingerafdrukken’ van nucleasen kunnen worden gebruikt om verschillende bacteriën te herkennen.

“Onze methode combineert twee dingen: het vermogen om specifiek een bacteriële infectie aan te pakken, en de werkzaamheid van medicijnen die al heel lang bestaan ​​en vaak goed bewezen zijn, maar die tot nu toe zijn toegediend op een manier die schadelijk is voor de patiënt. ” zegt Frank Hernández.

Alle nucleasen hebben één ding gemeen: ze functioneren als een biologische schaar, die het DNA in het celgenoom doorknipt. De door de onderzoekers ontwikkelde methode maakt gebruik van deze eigenschappen in specifieke nucleasen uit de te behandelen bacteriën. Het medicijn is zo verpakt dat het inactief blijft totdat het in contact komt met de juiste nuclease. De bacterienuclease snijdt de nuclease-analoog af, die vervolgens actief wordt en bacteriën op die specifieke plek doodt. De onderzoekers hebben hun strategie TOUCAN (Therapeutic OligonUCleotides Activated by Nucleases) genoemd.

In hun huidige onderzoek laten de LiU-onderzoekers zien hoe het werkt. Ze gebruiken de TOUCAN-strategie op muizen om de bacterie Staphylococcus aureus te doden met het nucleoside-analoog floxuridine, dat in de gezondheidszorg wordt gebruikt om bijvoorbeeld darmkanker te behandelen.

De studie, “Therapeutic-oligonucleotidesactivated by nucleases (TOUCAN): A nanocarrier system for the specific delivery ofclinical nucleoside analogs”, werd gepubliceerd in het Tijdschrift voor gecontroleerde vrijgave.

De onderzoeksresultaten geven aan dat floxuridine, verpakt en afgeleverd met behulp van de TOUCAN-strategie, een efficiënte en veilige behandeling van de infectie mogelijk maakte.

“Ik geloof dat de TOUCAN-technologie een groot potentieel heeft om een ​​doorbraak te zijn in de behandeling van infectieziekten”, zegt Baris Borsa, hoofdonderzoeksingenieur aan de Universiteit van Linköping.

De onderzoekers schatten dat het nog vijf tot tien jaar zal duren voordat deze methode klaar is voor gebruik om bacteriële infecties bij patiënten te behandelen. Ze zien ook mogelijkheden om TOUCAN te gebruiken om de bijwerkingen van nucleoside-analogen bij bijvoorbeeld kanker en virale infecties bij patiënten te verminderen.

Het volgende op hun agenda is uitzoeken hoe het lichaam met TOUCAN omgaat en onderzoeken of er sprake is van ongewenste korte- of langetermijneffecten.