Вчені створили нанотехнологію для боротьби з супербактеріями MRSA

Дослідники з Корейського передового інституту науки і технологій у співпраці з міжнародною командою успішно розробили інноваційну платформу для боротьби з одним із найнебезпечніших збудників внутрішньолікарняних інфекцій. Метицилін-резистентний золотистий стафілокок, відомий як MRSA, не лише демонструє сильну стійкість до наявних антибіотиків, але й утворює щільну біоплівку, яка блокує дію зовнішніх методів лікування.

Команда дослідників під керівництвом професора Хьон Чжон Чунг з кафедри біологічних наук KAIST у співпраці з командою професора Хьонджуна Конга з Університету Іллінойсу створила платформу доставки нано-генів на основі мікробульбашок, позначену як BTN MB. Ця система здатна точно доставляти генні супресори в бактерії для ефективного видалення біоплівок, утворених MRSA.

Результати дослідження опубліковані в журналі Advanced Functional Materials. Науковці спочатку розробили короткі олігонуклеотиди ДНК, які одночасно пригнічують три основні гени MRSA. Ці гени відповідають за утворення біоплівки, поділ клітин та стійкість до антибіотиків. Дослідники створили наночастинки BTN для ефективної доставки цих генних супресорів безпосередньо в бактерії.

Крім того, команда використала мікробульбашки для підвищення проникності мікробної мембрани, зокрема біоплівки, утвореної MRSA. Поєднуючи ці дві технології, вчені реалізували стратегію подвійного удару, яка принципово блокує ріст бактерій та запобігає набуттю стійкості.

Система лікування працює у два етапи. Спочатку мікробульбашки викликають зміни тиску всередині бактеріальної біоплівки, дозволяючи наночастинкам BTN проникнути крізь неї. Потім BTN проскакують через прогалини в біоплівці та потрапляють у бактерії, точно доставляючи генні супресори. Це призводить до генної регуляції всередині MRSA, одночасно блокуючи регенерацію біоплівки, проліферацію клітин та експресію стійкості до антибіотиків.

Експерименти проводилися на моделі свинячої шкіри та моделі ранової інфекції у мишей, заражених біоплівкою MRSA. Група, яка отримувала лікування BTN MB, показала значне зменшення товщини біоплівки, а також помітне зниження кількості бактерій та запальних реакцій. Ці результати важко досягти за допомогою звичайної монотерапії антибіотиками та демонструють потенціал для лікування широкого спектра резистентних бактеріальних інфекцій.

Професор Хьон Чжон Чунг з KAIST, який очолював дослідження, заявив, що це дослідження представляє нове терапевтичне рішення, яке поєднує нанотехнології, пригнічення генів та стратегії фізичної доставки для вирішення проблеми інфекцій супербактерій, які існуючі антибіотики не можуть подолати. Вчений додав, що команда продовжить дослідження з метою розширення застосування цієї технології на системні інфекції та різні інші інфекційні захворювання.

Дослідження було співавторами аспірантки кафедри біологічних наук KAIST Чу Йон Чунг та доктора Юджин Ан з Університету Іллінойсу. Розробка представляє собою значний крок вперед у боротьбі з антибіотикорезистентними інфекціями, які становлять зростаючу загрозу для глобального здоров'я.

MRSA є однією з найбільш проблематичних бактерій у сучасній медицині через свою здатність формувати біоплівки та стійкість до більшості доступних антибіотиків. Біоплівки являють собою складні структури, в яких бактерії захищені полімерним матриксом, що робить їх надзвичайно стійкими до традиційних методів лікування.

Нова платформа BTN MB вирішує цю проблему шляхом цілеспрямованого впливу на генетичні механізми, що контролюють утворення біоплівки та стійкість до антибіотиків. Використання мікробульбашок для підвищення проникності дозволяє наночастинкам ефективно долати бар'єр біоплівки, який зазвичай захищає бактерії від зовнішнього впливу.

Технологія демонструє перспективи не лише для лікування MRSA-інфекцій, але й для боротьби з іншими типами резистентних бактерій. Підхід, заснований на генній терапії та нанотехнологіях, може стати основою для розробки нового покоління антимікробних засобів, здатних подолати проблему антибіотикорезистентності.