Сепсис, чрезмерная реакция организма на инфекцию, поражает более 1,5 миллиона человек и ежегодно убивает не менее 270 000 человек только в США. Стандартное лечение антибиотиками и жидкостями неэффективно для многих пациентов, а те, кто выживает, сталкиваются с более высоким риском смерти.
В новом исследовании, опубликованном сегодня в журнале Nature Nanotechnology , лаборатория Шаоциня «Сары» Гонг, профессора Висконсинского института открытий в Университете Висконсин-Мэдисон, сообщила о новом лечении на основе наночастиц, которое доставляет противовоспалительные молекулы и антибиотики.
Новая система спасла жизни мышей с индуцированной версией сепсиса, предназначенной для использования в качестве модели инфекций человека, и является многообещающим доказательством концепции потенциальной новой терапии, ожидающей дополнительных исследований.
Новые наночастицы доставляли химическое вещество NAD + или его восстановленную форму NAD(H), молекулу, играющую важную роль в биологических процессах , которые вырабатывают энергию, сохраняют генетический материал и помогают клеткам адаптироваться к стрессу и преодолевать его. Хотя NAD(H) хорошо известен своей противовоспалительной функцией, его клиническое применение затруднено, поскольку NAD(H) не может напрямую поглощаться клетками.
«Чтобы обеспечить клиническую трансляцию, нам нужно найти способ эффективной доставки НАД(Н) к целевым органам или клеткам. Для достижения этой цели мы разработали пару наночастиц, которые могут напрямую транспортировать и высвобождать НАД(Н) в клетку. , предотвращая преждевременное высвобождение и деградацию лекарств в кровотоке», — говорит Гонг, который также занимает должности в Департаменте биомедицинской инженерии и Департаменте офтальмологии и визуальных наук Школы медицины и общественного здравоохранения Университета Вашингтона.
Междисциплинарную работу возглавил Гонг вместе с Минчжоу Е и И Чжао, двумя постдокторантами в лаборатории Гонга. Джон-Демиан Зауэр, профессор кафедры медицинской микробиологии и иммунологии, также участвовал в проекте.
Сепсис может быть смертельным в двух фазах. Сначала в организме начинается инфекция. Иммунная система реагирует , создавая сильное воспаление, которое ухудшает кровоток и образует тромбы, что может привести к гибели тканей и вызвать цепную реакцию, ведущую к отказу органов. После этого организм перестраховывается, подавляя иммунную систему, что, в свою очередь, повышает восприимчивость к инфекциям. Контроль осложнений, вызванных воспалением, жизненно важен в терапии сепсиса.
Покрытые липидом наночастицы фосфата кальция или металлоорганического каркаса, разработанные в лаборатории Гонга, могут использоваться для совместной доставки NAD(H) и антибиотиков. Лаборатория Гонга проверила нагруженные NAD(H) наночастицы на нескольких моделях мышей, включая эндотоксемию, полимикробную бактериемию, индуцированную патогенами с множественной лекарственной устойчивостью, а также модель сепсиса, вызванного проколом, с вторичной инфекцией распространенными болезнетворными бактериями, называемыми P. aeruginosa.
Обработка наночастицами показала себя намного лучше, чем использование только NAD(H). Например, в мышиной модели эндотоксемии мыши без какого-либо лечения или получавшие свободный NAD(H) умирали в течение двух дней. Напротив, все мыши, получавшие наночастицы, содержащие NAD(H), выжили. Эти исследования на животных показали, что наночастицы NAD(H) могут помочь поддерживать здоровую иммунную систему, поддерживать функцию кровеносных сосудов и предотвращать полиорганные повреждения.
Эта технология может проложить путь к разработке новой клинической терапии сепсиса, которая также может применяться в других сценариях, связанных с воспалением, таких как лечение COVID-19. Дополнительным преимуществом этой терапии является возможность лечить инфекцию меньшим количеством антибиотиков, что снижает их чрезмерное использование. Прежде чем можно будет начать клинические испытания на людях, потребуются дальнейшие исследования на более крупных моделях животных.
« Наночастицы NAD(H) обладают потенциалом для лечения многих других заболеваний, потому что NAD(H) участвует во многих биологических путях. Имеются убедительные доказательства использования NAD(H) в качестве вмешательства или помощи при критических заболеваниях».
