Сообщества бактерий, известные как биопленки, известны тем, что образуются на имплантированных медицинских устройствах, таких как катетеры и протезы, а также на тканях тела, где они вызывают хронические, а иногда и опасные для жизни инфекции у пациентов. Биопленки чрезвычайно трудно искоренить, потому что, объединенные с непроницаемой матрицей, микробы способны противостоять антибиотикам и другим агентам, которые в противном случае уничтожили бы их.
Однако новая молекула, тип моноклонального антитела, способна открывать эти биопленки, вызывая их диссоциацию. Это первый в своем роде агент, который показал себя многообещающим в качестве иммунотерапевтической стратегии для борьбы с инфекционными биопленками.
«С этим новым антителом мы открываем дверь для лучших стратегий лечения пациентов, которые страдают от хронических инфекций, связанных с имплантированными медицинскими устройствами, или страдают от рецидивирующих инфекций, таких как повторяющиеся инфекции мочевыводящих путей», – поясняет Кагла Тукель, доктор философии, ассоциированный специалист.
Профессор кафедры микробиологии и иммунологии ЛКСОМ и старший автор нового исследования.
Исследование было опубликовано в Интернете в журнале Nature Communications.
Новое антитело, названное 3H3, было выделено от здорового человека Скоттом К. Дессейн, доктор медицинских наук, профессор Института медицинских исследований Ланкенау и соавтор нового исследования.
Доктора. Дессейн и Тукель были заинтригованы способностью 3H3 присоединяться к бета-амилоиду, липкому белку, который ненормально функционирует при болезни Альцгеймера. Форма амилоида, называемая curli, секретируется бактериальными клетками и является основным компонентом биопленок.
Бактериальные амилоидные завитки действуют как клей, позволяя бактериальным клеткам прилипать друг к другу и образовывать сплошную пленку на поверхности.
В экспериментах с биопленками инфекционного серовара Typhimurium Salmonella enterica, который образует биопленки в кишечном тракте человека и на медицинских устройствах, доктор. Команда Тукеля обнаружила, что связывание амилоида с помощью 3H3 нарушает формирование биопленки, вызывая разделение бактериальных клеток внутри биопленки.
Затем исследователи протестировали антитело на мышах, инфицированных катетер-ассоциированным S. Биопленка тифимуриума. У этих животных инъекции 3H3 также приводили к диссоциации биопленок и, если за ними следовала терапия антибиотиками, позволяли быстро уничтожить отдельные бактериальные клетки животных.
В настоящее время не существует методов лечения, которые используются в клинической практике для разрушения биопленок. Здесь доктор.
Команда Тукеля показала, что, хотя 3H3 разрушает биопленку, он также предотвращает попадание диссоциирующих бактерий в кровоток, где они могут вызвать сепсис. Было обнаружено, что 3H3 связывается с отдельными бактериальными клетками, облегчая их поглощение иммунными клетками.
Следовательно, этот новый подход может снизить риск сепсиса.
«Мы очень рады этим открытиям», – сказал доктор. Тукель сказал. "Существует большая потребность в иммунотерапии, которую можно использовать вместе с антибиотиками в более низких дозах или другими противомикробными препаратами для безопасного и эффективного уничтожения биопленок в инфекционных условиях."
Доктор. Тукель и его коллеги планируют провести следующие испытания 3H3 на большом количестве биопленок.
Поскольку многие важные патогенные бактерии, такие как Escherichia coli, Staphylococcus aureus и Pseudomonas aeruginosa, продуцируют в своих биопленках курчавые или курчавоподобные амилоиды, эта новая иммунотерапия может быть применена к широкому спектру инфекций.
«Мы также разрабатываем клинический подход», – сказал д-р.
Тукель отметил. «Наши доклинические результаты на животных многообещающие, и мы определили четкий путь к клиническому развитию."
Среди других исследователей, которые внесли свой вклад в новую работу: Сара А. Турси, Лорен К. Никастро, Аманда Л. Миллер, Конни Кью, Стефания Галуччи и Беттина А. Буттаро, кафедра микробиологии и иммунологии, ЛКСОМ; Рама Девуду Пулигедда, Институт медицинских исследований Ланкенау, Виннвуд, Пенсильвания; и Пол Сабо и Норман Р. Relkin, Weill Cornell Medical Feil Family Brain & Mind Research Institute, Нью-Йорк.
Исследование было частично поддержано финансированием Национальных институтов здравоохранения, Национального института аллергии и инфекционных заболеваний и Института медицинских исследований Ланкенау.