Rejtőzködni képes nanorészecskékkel támadják a rezisztens baktériumokat
Célzott nanorészecskékkel, amelyek valamely ma létező antibiotikum hatalmas dózisát tartalmazzák, le lehet győzni a rezisztens baktériumok védelmi rendszerét – erről számoltak be az USA-beli Brigham and Women's Kórház és a Massachusetts Institute of Technology (MIT) kutatói az ACS Nano című folyóiratban. A szerzők elmagyarázták, hogy ezt a módszert azért tartják fontosnak, mert egyre nő a multidrogrezisztens baktériumok száma, és egyre nehezebb feladat új és új antibiotikumokat kifejleszteni ellenük.
Aleks Radovic-Moreno, az MIT doktorandusza, a kutatás vezetője kifejtette, hogy „A baktérium drogrezisztanciája nem azt jelenti, hogy egyáltalán nem reagál az antibiotikumra, hanem azt, hogy csak annak nagyobb koncentrációja hat rá. A klinikumban viszont azért nem tudunk nagyobb koncentrációkat alkalmazni, mert az antibiotikumok nemegyszer toxikusak vagy nem maradnak elég hosszú ideig a fertőzés helyén”. Ezeket a korlátokat lépné át a most felfedezett módszer: a fertőzés helyén felgyűlő nanorészecskékből felszabadult antibiotikum lokálisan és nagy koncentrációban lehetne jelen ott, ahol szükség van rá. Így enyhébbek lehetnének az antibiotikumok mellékhatásai is, és megkímélnék azokat a jó hatású baktériumokat, amelyek az emberi szervezetben élnek.
A cél érdekében polimérből álló nanorészecskéket hoztak létre, amelyek külsejét polietilén-glikol (PEG) borította. A PEG-et gyakran használják gyógyszerek szállítására, mivel nem toxikus és lehetővé teszi, hogy a nanorészecskék úgy haladjanak a véráramban, hogy az immunrendszer nem veszi észre őket. A nanorészecskék belseje nagy mennyiségű antibiotikumot tartalmazott és a kutatók úgy alakították át őket, hogy specifikusan a baktériumokat támadják meg. Ezzel mások már korábban is megpróbálkoztak úgy, hogy pozitív töltésűvé tették a nanorészecskéket, és azt várták, hogy ezek így a baktériumok negatív töltésű falához fognak vonzódni. Ez a próbálkozás azonban nem járt sikerrel, mivel az immunrendszer eltávolította a pozitív töltésű részecskéket a szervezetből, mielőtt még azok találkozhattak volna a baktériumokkal.
A mostani kísérletben ezt az akadályt úgy győzték le, hogy a nanorészecskéket képessé tették töltésük megváltoztatására a környezet sajátságaitól függően. Akkor például, amikor a nanorészecskék a véráramban keringenek, enyhe negatív töltésük van, a fertőzés helyén azonban pozitív töltésűvé válnak, ami lehetővé teszi, hogy szorosan a baktériumokhoz kötődjenek és kibocsássák antibiotikum tartalmukat.
A töltés megváltozása a környezeti pH következménye: a baktériumok környezete, azaz a fertőzés helye valamivel savasabb, mint a normális testszövet, mivel a patogén baktériumok gyorsan szaporodnak és körülöttük megfogyatkozik az oxigén. Az alacsonyabb oxigénszint viszont megváltoztatja a baktériumok anyagcseréjét, és több szerves savat termelnek. Ehhez a szervezet immunsejtjei is hozzájárulnak – a neutrofil sejtek is savakat kezdenek termelni.
A nanorészecskék azért érzékenyek erre, mert közvetlenül a PEG burok alatt egy pH-érzékeny réteget tartalmaznak, amelyet a hisztidin nevű aminosavból képzett hosszú láncok alkotnak. Ha például a pH-szint 7-ről 6-ra csökken, akkor a polihisztidin molekulák protonokat kötnek meg, s ennek folytán pozitív töltésűek lesznek – írja a Medical News Today.
A nanorészecskék akkor kezdik kiengedni magukból a bennük levő antibiotikumot, amikor a baktériumokhoz kötődnek. A mostani kísérletben vancomycint alkalmaztak, amit gyakran használnak az antibiotikumrezisztens baktériumok okozta fertőzések kezelésére, de úgy is lehet módosítani a részecskéket, hogy más antibiotikumot szállítsanak. A nanorészecskék mostani verziója egy-két nap alatt bocsátja ki magából antibiotikum tartalmát. Ennek oka, mint azt Radovic-Moreno elmondta, az, hogy „nem azt akarjuk, hogy egy rövid antibiotikum-támadás érje a baktériumokat, mert ennek elmúltával még összeszedhetnék magukat – azt szeretnénk, hogy lassan szabaduljon fel a gyógyszer, úgy, hogy a baktériumok folyamatosan magas koncentrációnak legyenek kitéve, míg csak nem sikerül őket eradikálni”.
A módszernek azonban lehet egy komoly akadálya: a fertőzés helyén jelen vannak negatív töltésű szöveti sejtek és fehérjék is, s ha a nanorészecskék jelentős része ezekhez kötődik a baktériumok helyett, akkor hatásuk nyilvánvalóan csökken. Ennek jelentőségét most vizsgálják a kutatók, s a közeljövőben fognak hozzá az állatkísérletekhez is.
