Ученые открыли биомиметическую технологию на основе макрофагов для борьбы с устойчивостью к антибиотикам

Исследовательская группа под руководством Шуйлина У из Тяньцзиньского университета (Китай) совершила открытие в области интеллектуального катализа. Их статья "Биомиметические частицы макрофаг–Fe₃O₄@PLGA, запускающие интеллектуальный катализ для уничтожения мультирезистентной Escherichia coli" опубликована в журнале Engineering.

Инфекции, вызванные мультирезистентными (MDR) грамотрицательными бактериями, такими как MDR Escherichia coli (E. coli), представляют серьезную проблему для здравоохранения во всем мире.

Нехватка безопасных антибиотиков и высокая летальность при антиинфекционной терапии заставили исследователей искать инновационные решения. Команда разработала биомиметический подход интеллектуального катализа, вдохновленный избирательными биокаталитическими свойствами макрофагов. Он показал перспективность в борьбе с инфекциями MDR E. coli, не повреждая нормальные клетки.

Система интеллектуального катализа состоит из двух основных компонентов:

1. Живой макрофаг (MΦ), выступающий в роли интеллектуального управляющего центра.
2. Наночастицы Fe₃O₄@poly(lactic-co-glycolic acid) (PLGA), функционирующие как катализатор реакции Фентона.

Частицы MΦ–Fe₃O₄@PLGA (также называемые частицами интеллектуального катализа) проявляют избирательную биокаталитическую активность против MDR E. coli, производя перекись водорода (H₂O₂) и липидные капли. Анализ данных РНК-секвенирования показал, что этот процесс активирует пути липидного метаболизма, а также биосинтеза и метаболизма гликанов.

H₂O₂, генерируемая частицами, реагирует с Fe₃O₄@PLGA с образованием высокотоксичных гидроксильных радикалов (•OH). Липидные капли содержат антимикробные пептиды, специфически нацеленные на MDR E. coli.

Комбинация •OH и антимикробных пептидов эффективно борется с MDR E. coli, демонстрируя впечатляющую антибактериальную эффективность 99,29% ± 0,31% in vitro. Функция интеллектуального катализа частиц MΦ–Fe₃O₄@PLGA сохраняется даже после нескольких пассажей, что указывает на их долгосрочную эффективность.

Потенциал биомиметических интеллектуальных катализаторов не ограничивается лечением инфекций, вызванных MDR-бактериями. Эта концепция перспективна и для решения других заболеваний.

Научный редактор Engineering Нань Чжан выразил оптимизм: "Это исследование демонстрирует значительный потенциал частиц MΦ–Fe₃O₄@PLGA как эффективных и безопасных антибактериальных агентов. Тот факт, что PLGA и наночастицы Fe₃O₄ уже одобрены для применения у людей FDA США,进一步增强 (дополнительно усиливает) перспективы этого подхода для клинического применения".

Хотя клиническое применение живых клеток в настоящее время ограничено условиями культивирования, новаторская работа команды закладывает основу для дальнейшего изучения и разработки биомиметических систем интеллектуального катализа для широкого спектра заболеваний.