Новые наночастицы помогают в лечении сепсиса у мышей
Сепсис — чрезмерная реакция организма на инфекцию — ежегодно поражает более 1,5 млн человек и убивает не менее 270 000 только в США. Стандартное лечение антибиотиками и жидкостями неэффективно для многих пациентов, а выжившие сталкиваются с повышенным риском смерти.
В новом исследовании, опубликованном в журнале Nature Nanotechnology, лаборатория Шаоцинь «Сара» Гонг, профессора Висконсинского института открытий Университета Висконсин-Мэдисон, сообщила о новом методе лечения на основе наночастиц, доставляющих противовоспалительные молекулы и антибиотики.
Новая система спасла жизни мышей с индуцированной версией сепсиса, служащей моделью для человеческих инфекций, и является многообещающим доказательством концепции для потенциальной новой терапии.
Новые наночастицы доставляли химическое соединение NAD+ или его восстановленную форму NAD(H) — молекулу, играющую ключевую роль в биологических процессах генерации энергии, сохранения генетического материала и помощи клеткам в адаптации к стрессу. Хотя NAD(H) хорошо известен своей противовоспалительной функцией, его клиническому применению мешает то, что клетки не могут поглощать его напрямую.
«Чтобы обеспечить клинический перевод, нам нужно найти способ эффективно доставлять NAD(H) к целевым органам или клеткам. Для этого мы разработали несколько наночастиц, которые могут напрямую транспортировать и высвобождать NAD(H) в клетку, предотвращая преждевременное высвобождение и деградацию препарата в кровотоке», — говорит Гонг.
Междисциплинарную работу возглавили Гонг, а также Минчжоу Е и Йи Чжао, два постдока в её лаборатории. В проекте также участвовал Джон-Демиан Сауэр, профессор кафедры медицинской микробиологии и иммунологии.
Сепсис может быть смертельным в две фазы. Сначала инфекция вызывает резкое воспаление, которое нарушает кровоток и образует тромбы, что может привести к отказу органов. Затем организм чрезмерно корректирует себя, подавляя иммунную систему, что повышает восприимчивость к инфекциям. Контроль осложнений, вызванных воспалением, жизненно важен в терапии сепсиса.
Наночастицы на основе липидного покрытия, фосфата кальция или металло-органических каркасов, разработанные лабораторией Гонг, можно использовать для совместной доставки NAD(H) и антибиотиков. Лаборатория протестировала наночастицы с NAD(H) на нескольких моделях мышей, включая эндотоксемию, полимикробную бактериемию, вызванную устойчивыми патогенами, а также модель сепсиса, индуцированного пункцией, с вторичной инфекцией бактерией P. aeruginosa.
Лечение наночастицами показало гораздо лучшие результаты, чем использование только NAD(H). Например, в модели эндотоксемии мыши без лечения или с лечением свободным NAD(H) погибли в течение двух дней. В то же время все мыши, обработанные наночастицами с NAD(H), выжили. Эти исследования на животных показали, что наночастицы с NAD(H) могут помочь поддерживать здоровую иммунную систему, поддерживать функцию кровеносных сосудов и предотвращать полиорганное повреждение.
Эта технология может проложить путь для разработки новой клинической терапии сепсиса, которая также может быть применена в других сценариях, связанных с воспалением, например, при лечении COVID-19. Дополнительным преимуществом терапии является возможность лечения инфекции меньшими дозами антибиотиков, что снижает их чрезмерное использование. Перед клиническими испытаниями на людях потребуются дальнейшие исследования на более крупных животных моделях.
«Наночастицы NAD(H) потенциально могут лечить многие другие заболевания, потому что NAD(H) задействован в огромном количестве биологических путей. Существуют убедительные доказательства использования NAD(H) в качестве вмешательства или помощи при критических заболеваниях», — говорит Гонг.