用于選擇性攻擊有害細菌的噬菌體病毒的新傳遞系統(tǒng)可以幫助醫(yī)生以新的方式對抗威脅老年患者和囊性纖維化患者的肺部感染。

噬菌體療法是??抗生素的有前途的替代品，因為它可以攻擊特定的病原體，不會損害身體正常的細菌，也不會導(dǎo)致多重耐藥。然而，治療性噬菌體可能難以純化并且難以遞送至感染部位，尤其是當(dāng)該位置是肺部時。

由佐治亞理工學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)的一個研究小組展示了一種新的輸送技術(shù)，該技術(shù)使用涂有噬菌體的干燥多孔微粒。在動物試驗中，噬菌體包被的聚合物顆粒成功地治療感染小鼠的肺炎，并在囊性纖維化動物模型中顯著降低細菌水平。該技術(shù)可能有一天允許使用類似于普通吸入器的裝置遞送干粉噬菌體。

7月16日，在自然生物醫(yī)學(xué)工程雜志上發(fā)表的這項研究得到了美國國立衛(wèi)生研究院和亞特蘭大兒科醫(yī)療保健技術(shù)中心的支持，該中心是佐治亞理工學(xué)院和亞特蘭大兒童醫(yī)療保健中心的合作伙伴。

“噬菌體傳遞是一個正確類型的材料可以在治療應(yīng)用中發(fā)揮作用的領(lǐng)域，”AndeésGarcía，Rae S.和Frank H. Neely擔(dān)任喬治亞理工學(xué)院George W. Woodruff機械工程學(xué)院教授兼董事教授。“我們著手設(shè)計一種生物材料載體，可以保持噬菌體的活性，同時將它們以均勻的方式深入肺部。這是推動這種潛在療法向前發(fā)展的關(guān)鍵一步。”

隨著對抗生素使用的關(guān)注增加，噬菌體療法產(chǎn)生了更多的興趣。特定的噬菌體可以靶向銅綠假單胞菌等細菌，銅綠假單胞菌可引起某些形式的肺炎，是囊性纖維化的主要致病菌，不會影響其他細菌。噬菌體活性超過包被的顆粒，但受宿主群的限制，因此一旦靶細菌被消除，噬菌體就會消失。

研究人員之前使用霧化器將濕的噬菌體混合物輸送到肺部，但這種方法效率低，對患者不方便。作為替代方案，García和他的合作者開發(fā)了一種微粒載體，由用于溶解縫合線的相同聚合物材料制成。它們使多孔顆粒足夠大，以避免身體快速清除，但足夠輕，可以深入肺部。

將噬菌體在顆粒上孵育，然后干燥。當(dāng)作為一團干粉引入動物肺中時，噬菌體開始攻擊細菌。對于感染肺炎的小鼠，攜帶在顆粒上的噬菌體清除了感染 - 而未治療的小鼠死亡。在肺部模擬典型囊性纖維化病癥的轉(zhuǎn)基因小鼠中觀察到細菌群體的顯著減少。

“當(dāng)我們將噬菌體固定在顆粒上時，我們可以保持良好的活性數(shù)天 - 在室溫下長達兩周，”加西亞說。“我們可以儲存這些顆粒，當(dāng)我們將這些顆粒輸送到小鼠體內(nèi)時，可以通過肺部獲得良好的分布。我們相信顆粒有助于穩(wěn)定噬菌體并改善肺部的分布。”

Naur McCarty，馬庫斯囊性纖維化教授，埃默里大學(xué)Emory +兒童囊性纖維化卓越中心主任和亞特蘭大兒童醫(yī)療保健中心主任，以及該研究的共同作者之一表示，該交付技術(shù)的發(fā)展可能推動使用噬菌體治療囊性纖維化。

“囊性纖維化是一種常見的，限制生命的遺傳疾病，影響許多器官系統(tǒng)，但對人類健康的最重要影響是肺部的慢性感染。對多種藥物有抵抗力的細菌性肺炎是我們必須經(jīng)常處理的挑戰(zhàn)囊性纖維化，“他說。“抗生素治療通常會為其他機會性細菌提供空間。噬菌體治療可以補充現(xiàn)有療法而不會加重抗生素耐藥性。通過這項重要合作開發(fā)和測試的技術(shù)可以解決我們對噬菌體治療的主要挑戰(zhàn)之一，即交貨。”

噬菌體包被的微粒本身比干燥的噬菌體顆粒更有效地清除細菌。聚合物材料是可生物降解的，并在幾天內(nèi)從動物身上清除。該技術(shù)成功地攻擊了生物膜內(nèi)不同的細菌菌株，研究人員沒有看到細菌產(chǎn)生抗藥性的證據(jù)。

雖然不認為噬菌體攻擊哺乳動物細胞，但它們可以產(chǎn)生免疫系統(tǒng)反應(yīng)，并產(chǎn)生可能有害的毒素。它們在含有它們攻擊的細菌的培養(yǎng)物中生長，因此以所需的純度水平分離它們是另一個挑戰(zhàn)。

接下來的步驟是測試較大動物中的顆粒遞送技術(shù)和經(jīng)常感染人類的細菌混合物。該技術(shù)還必須針對慢性感染進行測試，慢性感染通常見于囊性纖維化患者。