Biotehnologija u borbi protiv opasnih infekcija

Tim istraživača Wyss instituta s američkog Sveučilišta Harvard, odabran je od strane DARPA-SHIELD programa za razvoj prve biološki projektirane antimikrobne terapije širokog spektra koja se može široko primijeniti žrtvama traume bez neposrednog pristupa zdravstvenim ustanovama.

Istraživači na Institutu Wyss dobili su ugovor vrijedan 12 milijuna dolara od novog programa SHIELD Agencije za napredna istraživanja obrane (DARPA). Program SHIELD (Sintetičke hemotehnologije za lociranje i dezinfekciju) ima za cilj razviti profilaktički tretman koji se može široko primijeniti na žrtve traume u scenarijima zbrinjavanja ozlijeđenih u borbi za brzo uklanjanje više krvlju prenosivih bakterijskih i gljivičnih patogena, ograničavanje morbiditeta i mortaliteta i zaštitu primatelja do sedam dana.

Infekcije krvotoka (BSI) mogu biti jedinstveni izazov kod žrtava traume koje su pogođene opeklinama i ozljedama od eksplozije zbog otpornosti na antibiotike i toksičnosti određenih tretmana, posebno za gljivične infekcije.

Program SHIELD stoga je postavio pitanje može li se stvoriti tretman koji cirkulira u krvi kako bi uklonio patogene prije nego što postanu opasni po život.

Projekt Wyss instituta predlaže inovativno rješenje za ovaj izazov kombiniranjem dviju ključnih tehnologija, "FcMBL-posredovanog vezanja patogena" i "staničnih naprtnjača za aktiviranje makrofaga" koje su pojedinačno opsežno potvrđene u više medicinskih primjena i zajedno bi mogle sinergijski omogućiti moćnu novu pristup protiv zaraznih patogena.

"Stanične naprtnjače" su mikročestice u obliku diska dizajnirane da se brzo i čvrsto vežu na površinu specifičnih vrsta imunoloških stanica, uključujući makrofage, izvan i unutar tijela, bez da ih stanice progutaju.

Istraživačka skupina pokazala je da, kada su napunjene sporo otpuštenim molekulama citokina i vezane za makrofage kod miševa, stanične naprtnjače mogu kontinuirano aktivirati imunološke stanice danima, osloboditi njihov potencijal ubijanja tumorskih stanica i tako kontrolirati rast tumora.

Kao važna dodatna prednost, neposredna blizina imunološkim stanicama kao što su makrofagi također izbjegava poznatu sistemsku toksičnost otpuštenih citokina. Osim primjene kod raka, dr. sc. Samir Mitragotri i njegov tim razvili su lako razmjestive stanične naprtnjače za kontrolu autoimunih poremećaja kao što je multipla skleroza, te kao ključne komponente neinvazivne dijagnostike i terapije za "tihe" traumatske ozljede mozga, između ostalih meta bolesti.

Tehnologija vezanja patogena sastoji se od genetski modificirane verzije ljudskog krvnog opsonina, lektina koji veže manozu, koji je povezan s Fc dijelom imunoglobulina. Nakon demonstracije da se FcMBL veže na više od 130 različitih vrsta patogena, uključujući sve glavne bakterijske i gljivične vrste koje uzrokuju BSI i sepsu, tim je osmislio brze i učinkovite uređaje za uklanjanje patogena za sepsu temeljene na FcMBL-u, kao i dijagnostičke testove za upotrebu u različitim okruženjima zaraznih bolesti.

Istraživači su pokazali da liposomi obloženi FcMBL-om koji su bili napunjeni antifungalnim lijekovima uspješno koncentriraju lijek na mjestima gljivičnih infekcija kako bi osigurali poboljšano čišćenje patogena dok su sprječavali neželjene nuspojave antifungalnih lijekova.

Terapeutika FcMBL naprtnjače koja će se razviti u okviru novog projekta financiranog od strane DARPA-SHIELD-a može se sigurno i brzo primijeniti za prevenciju i liječenje BSI-a kod pojedinaca koji su, zbog traume različitih dijelova tijela, pod visokim rizikom od razvoja sepse i otkazivanja organa i nemaju pristup ustanovama za njegu.

FcMBL naprtnjače, ubrizgane izravno u krvotok, vežu se za makrofage kako bi ih održavale aktivnima tijekom dana zbog konstantnog protoka citokina koji se oslobađaju iz naprtnjače. Makrofagi koji nose ruksak tada mogu patrolirati krvotokom, kao i unutarnjim organima, poput slezene i jetre, koji su glavna prirodna mjesta čišćenja patogena, kako bi eliminirali patogene prije nego što postanu prijetnja.

Sigurni smo da će ova biotehnologija, razvijena po narudžbi vojske, pronaći svoju primjenu na općoj populaciji, kao i mnoge postojeće medicinske terapije koje su nastale na sličan način.