C'è un urgente bisogno di metodi migliori per trattare l'infezione batterica nella corsa tra lo sviluppo di nuovi antibiotici e l'emergere di batteri resistenti ai farmaci.

Attualmente, la resistenza antimicrobica è responsabile di 23, 000 decessi all'anno negli Stati Uniti e 700, 000 morti in tutto il mondo. Uno studio del Wellcome Trust del 2016 ha previsto che l'attuale tasso di comparsa di nuovi ceppi virulenti supererà il tasso di approvazione della Food and Drug Administration statunitense per i nuovi agenti antimicrobici entro il 2050, il che significa che i decessi per ceppi resistenti agli antimicrobici supereranno i decessi per cancro.

Il ricercatore dell'Università del Minnesota, Hongbo Pang, ha contribuito alla scoperta del primo esempio di un'efficace terapia genica contro le infezioni batteriche letali utilizzando un nanoterapeutico per fornire un breve RNA interferente (siRNA) che prende di mira le cellule del sistema immunitario. Questa ricerca, pubblicato sulla rivista Comunicazioni sulla natura , è stato condotto da un team dell'Università del Minnesota; Università della California, San Diego (UCSD); Sanford Burnham Medical Discovery Institute (SBMDI); e il Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST).

"Questo studio dimostra perfettamente il grande potenziale delle nanotecnologie mirate nel trattamento di varie malattie umane, " disse Pang, un assistente professore presso l'Università del Minnesota College of Pharmacy.

"Questo è davvero un ottimo esempio di ricerca convergente, ", ha affermato Michael Sailor dell'Università della California, San Diego. "Per far funzionare questo concetto, avevamo bisogno di combinare la nostra esperienza sui nanomateriali presso l'UCSD e l'esperienza sulla membrana e la biologia cellulare presso il KAIST con i peptidi e i modelli di malattia sviluppati dai nostri collaboratori biomedici presso l'SBMDI e l'UMN".

Il team di ricerca ha ulteriormente esplorato la terapia genica, un approccio sottoutilizzato per combattere le infezioni batteriche e rafforzare il sistema immunitario del corpo. Le terapie geniche di siRNA sono in grado di migliorare la capacità di alcune cellule immunitarie innate di attaccare i batteri mentre bloccano la risposta infiammatoria del sistema immunitario che può interferire con il recupero.

Con questo trattamento, la speranza è una vasta gamma di infezioni batteriche, compresi i ceppi emergenti, può essere attaccato. Mentre la consegna di siRNA nel corpo è notoriamente difficile, lo studio ha scoperto che la terapia con siRNA ha prodotto un completo recupero da un'infezione batterica letale salvando il 100 percento dei topi infettati con una dose letale di Staph. aureus polmonite.

"Un breve filamento di peptidi può riconoscere i macrofagi, un importante tipo di cellula immunitaria, selettivamente nel sito di infezione, " ha aggiunto Pang. "In combinazione con nanomateriali di vantaggi unici come vettori di farmaci, potremmo fornire terapie geniche in modo efficiente dove sono necessarie, e ottenere un completo recupero da un'infezione batterica letale".

Il team di ricerca ha incorporato tre caratteristiche nel design delle nanoparticelle:

• ha generato un host di nanoparticelle porose che ha protetto il suo carico utile di siRNA dalla degradazione prematura nel flusso sanguigno;
• scoperto un peptide che mira selettivamente alle cellule dei macrofagi, un tipo di globuli bianchi che attacca i microbi estranei e segnala la presenza di un invasore
• progettato un rivestimento chimico, chiamato lipide fusogeno, che ha permesso alla nanoparticella di penetrare nel macrofago e di fornire il suo gene terapeutico ai compartimenti appropriati nella cellula.

Secondo Pang, lo studio è il primo esempio di una terapia genica efficace per le infezioni batteriche letali, utilizzando un nanoterapeutico per fornire siRNA alle cellule dei macrofagi bersaglio. Il gruppo di ricerca, per la prima volta, hanno dimostrato che siRNA terapeutico può generare un completo recupero da un'infezione batterica letale.