항생제 나노 입자가 약물 내성 박테리아와 싸우다

항생제 내성은 특히“음성”으로 분류되는 박테리아의 유형에서 점점 증가하는 문제입니다.이 박테리아에는 두 개의 세포막이있어서 약물이 세포를 침투하여 죽이기가 더 어렵습니다.

MIT와 다른 기관의 연구원들은 나노 기술을 사용하여 이러한 약물 내성 벌레에 대한보다 표적화 된 치료법을 개발하기를 희망하고 있습니다. 새로운 연구에서, 그들은 실리콘 나노 입자로 포장 된 항균성 펩티드 가 폐렴으로 이어질 수있는 그람 음성 박테리아를 일으키는 질병 인 슈도모나스 아에 루기 노사 (Pseudomonas aeruginosa)에 감염된 생쥐의 폐에있는 박테리아의 수를 극적으로 줄 였다고보고했다 .

결핵과 같은 치료하기 어려운 다른 세균 감염을 목표로 할 수있는이 접근법은 연구자들이 이전에 표적화 된 암 약물을 전달하는 데 사용했던 전략에 따라 모델링되었습니다.

“배달 과제에는 많은 유사점이 있습니다. 감염과 마찬가지로 암에서와 같이 게임의 이름은 잠재적 부작용이있는 약물을 사용하여 선택적으로 무언가를 죽이고 있습니다.”라고 존과 도로시 윌슨 건강 과학 기술 및 전기 공학 및 컴퓨터 과학 교수 인 상제 타 바 티아 (Sangeeta Bhatia)는 말합니다. MIT의 Koch 통합 암 연구 연구소 및 의료 공학 및 과학 연구소의 회원.

Bhatia는 Advanced Materials 저널에 실린 연구의 선임 저자입니다 . 수석 저자는 Koch Institute의 연구 과학자 인 Ester Kwon입니다. 다른 저자는 MIT 졸업생이자 전 Koch Institute 연구 기술자 인 Matthew Skalak입니다. 알레산드로 베르 투치 (Alessandro Bertucci), 샌디에고에있는 캘리포니아 대학교의 마리 퀴리 박사후 연구원; Sanford Burnham Prebys Medical Discovery Institute의 박사후 연구원 인 Gary Braun; 로마 토르 베르가 타 대학 부교수 프란체스코 리치; 샌포드 번햄 프리 비스 메디컬 디스커버리 인스티튜트의 교수 Erkki Ruoslahti; UCSD의 Michael Sailor 교수.

시너지 펩티드

박테리아가 기존 항생제에 대한 내성이 증가함에 따라 일부 연구자들이 탐색하고있는 대안 중 하나는 항균성 펩티드입니다. 막과 단백질과 같은 세포 표적을 파괴하거나 단백질 합성과 같은 세포 과정을 방해하여 많은 유형의 박테리아를 죽일 수있는 자연 발생 방어 단백질입니다.

몇 년 전, Bhatia와 그녀의 동료들은 나노 입자를 사용하여 항균성 펩티드를 목표로하는 방식으로 전달할 가능성을 조사하기 시작했습니다. 그들은 또한 항균성 펩타이드를 약물이 박테리아 막을 가로 지르는 데 도움이되는 다른 펩타이드와 결합하려고 시도했습니다. 이 개념은 이러한 "탠덤 펩타이드"가 암 세포를 효과적으로 죽일 수 있음을 시사하는 이전 연구를 기반으로 구축되었습니다.

항균성 펩타이드의 경우 연구원들은 KLAKAK이라는 합성 박테리아 독소를 선택했습니다. 그들은이 독소를 박테리아 막과 상호 작용하는 다양한“트래 피킹 펩티드”에 부착시켰다. 테스트 된 25 개의 탠덤 펩타이드 중 가장 좋은 것은 KLAKAK과 락토페린이라는 펩타이드의 조합으로 밝혀졌습니다. 이는 락토페린이라는 개별 펩타이드보다 Pseudomonas aeruginosa 를 죽이는데 30 배 더 효과적이었습니다 . 또한 인간 세포에 최소한의 독성 영향을 미쳤다.

잠재적 부작용을 더욱 최소화하기 위해 연구진은 펩티드를 실리콘 나노 입자로 포장하여 펩티드가 너무 빨리 방출되어 표적으로 향하는 동안 조직을 손상시키는 것을 방지했다. 이 연구를 위해 연구자들은 입자를 직접 기관으로 전달했지만 인간이 사용할 수 있도록 흡입 가능한 버전을 설계 할 계획입니다.

나노 입자가 공격적인 박테리아 감염으로 마우스에 전달 된 후, 이들 마우스는 처리되지 않은 마우스로서 폐에서 박테리아의 수의 약 백만 분의 일을 가졌으며, 더 오래 생존 하였다. 연구원들은 또한이 펩티드가 환자에게서 채취하여 실험실에서 성장한 약물 내성 슈도모나스 균주를 죽일 수 있음을 발견했습니다 .

적응 개념

전염병은 지난 17 년 동안 암을 치료하기위한 나노 물질 개발에 대부분의 시간을 투자해온 Bhatia 실험실의 새로운 연구 분야입니다. 몇 년 전, 그녀는 DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency)의 자금 지원을 받아 뇌 감염에 대한 표적 치료법을 개발하여 새로운 폐 감염 프로젝트를 시작했습니다.

Bhatia는“우리는화물의 국소 농도를 높이고화물이 목표물과 선택적으로 상호 작용하도록하는 등 암 연구에서 동일한 개념을 많이 채택했습니다.

그녀는 현재 항균성 펩타이드를 신체의 정확한 위치로 표적화하는 데 도움이되는 다른 펩타이드를 통합하는 작업을하고 있습니다. 관련 프로젝트는 그람 양성 박테리아를 죽이는 기존 항생제가 그람 음성 박테리아의 이중 막을 통과하여 박테리아를 죽일 수 있도록 트래 피킹 펩티드를 사용하는 것입니다.