Antibiotik

Nanotransporter baru dan efisiensi antibiotik terhadap infeksi

National Institutes of Health (NIH) / Public domain

Disaat dunia dilanda virus corona, penelitian dunia farmasi harus terus berjalan. Selain mencari vaksin, pengembangan obat-obatan lain juga sangat penting. Banyak penderita COVID-19 harus diobati dengan antibiotik karena penyakit kronis yang sudah ada sebelumnya atau superinfeksi dengan bakteri menyebabkan tekanan pada paru-paru dan secara drastis memperburuk penyakit. Perawatan pasien-pasien ini menjadi lebih sulit dengan resistensi kuman terhadap antibiotik, yang terus muncul. Seperti Pseudomonas aeruginosa. Bakteri ini diketahui menyebabkan Infeksi nosokomial dan membuat sulit bagi penderita fibrosis kistik. Ia membentuk lapisan pelindung kompleks, molekul rantai panjang pada jaringan yang terkena. Biofilmnya membentuk penghalang terhadap antibiotik, sehingga banyak pasien menderita.

Adapun Claus-Michael Lehr yang telah meneliti hambatan biologis selama beberapa dekade mengatakan “Dinding usus, kulit, penghalang udara-darah di paru-paru atau bahkan biofilm: semuanya menghalangi zat aktif,” ia adalah kepala departemen “Transportasi Obat” Helmholtz-Institut für Pharmazeutische Forschung Saarland (HIPS), di Helmholtz-Zentrums für Infektionsforschung (HZI) di Braunschweig bekerja sama dengan Universität des Saarlandes. “Untuk mencapai lokasi aksi, obat-obatan membutuhkan kendaraan yang dirancang untuk bahan aktif dan penghalang spesifik”

Bekerja sama dengan apoteker Prancis Patrick Couvreur di Paris, Duy-Khiet Ho membuat partikel nano khusus yang mengangkut antibiotik ke dalam biofilm yang dibentuk oleh pseudomonad. Dia mensintesis zat baru tersebut untuk tujuan ini. Molekul zat dan nanopartikel yang terbentuk darinya adalah amfifilik, mereka larut dalam air dan lemak. Di bawah mikroskop, para ilmuwan dapat mengamati bagaimana partikel menembus lapisan biofilm bakteri yang dibudidayakan. Ketika mereka mengemas antibiotik tobramycin, biasanya digunakan untuk melawan infeksi Pseudomonas aeruginosa, ke dalam nanopartikel, mereka tidak melihat adanya peningkatan efek terhadap kuman dalam biofilm. Brigitta Loretz, yang mengembangkan metode ini bekerja sama dengan Lehr, menjelaskan alasannya: “Dalam biofilm, bakteri mematikan metabolisme mereka. Oleh karena itu, antibiotik yang sebenarnya menghambat produksi protein tidak memiliki banyak efek.” Jika Anda memasukkan tongkat ke transmisi yang macet, Anda tidak akan mendapatkan efek pengereman.

Para peneliti mencoba mengambil keuntungan dari titik serangan kuman lainnya: quorum sensing. Sebuah mekanisme di mana bakteri menentukan apakah mereka telah mencapai kepadatan kolonisasi tertentu. Baru kemudian masuk akal bagi mereka untuk membentuk biofilm. quorum sensing mengatur, antara lain, produksi polimer yang digunakan untuk membuat biofilm. Prof. Rolf Hartmann dan Dr. Martin Empting sedang menyelidiki zat-zat baru di departemen “Desain Obat” di HIPS yang dapat mengubah pemicu penting dalam mekanisme ini. Lehr menggunakan salah satu zat tersebut dan memuat nanopartikelnya dengan quorum sensing inhibitor QSI (1) di samping antibiotik tobramycin. Jika ia memperlakukan biofilmnya dengan partikel bermuatan ganda, sebagian kecil dari konsentrasi antibiotik cukup untuk membunuh bakteri dan melarutkan biofilm. “Kami mematikan Quorum Sensing langsung di biofilm,” ucap Loretz. “Bakteri meningkatkan metabolismenya dan antibiotik mulai bekerja.” Dari sudut pandang medis, sangat penting untuk dapat mengobati infeksi dengan antibiotik konsentrasi rendah. “Dengan cara ini, kami mencegah bakteri mengembangkan resistensi terhadap bahan aktif,” jelas Loretz.

“Kami telah menghasilkan generasi pertama nanocarrier anti-infeksi,” ucap Lehr, yang kini mengembangkan nanopartikel baru. Dalam biofilm biakan kultur ini, Lehr dan koleganya tidak hanya mampu mengamati partikel. Anda juga dapat mengukur dengan tepat berapa banyak bahan aktif yang menembus biofilm. “Ini adalah keuntungan dibandingkan pengujian pada hewan laboratorium,” ungkapnya. Strateginya adalah menyelidiki sebanyak mungkin parameter zat aktif baru “di tabung reaksi”. Untuk tujuan ini, para ilmuwan mengembangkan model kompleks dari sel manusia, yang mencerminkan kondisi dalam tubuh semirip mungkin. “Ini seperti sistem modular,” jelasnya. “In vitro, misalnya, saya bisa mengolah sel yang berbeda dalam kombinasi yang berbeda untuk memahami peran setiap jenis sel.” Hasil terbaru, Lehr dan koleganya menerbitkan protokol pertama untuk model kultur sel tiga dimensi infeksi saluran pernapasan di mana ia mengolah sel mukosa dan pertahanan bersama dengan bakteri pembentuk biofilm. Dalam model tersebut, parameter peradangan yang berbeda dapat diamati dan antibiotik diuji secara bersamaan. Dia percaya bahwa percobaan pada hewan hanya diperlukan untuk konfirmasi setelah studi in vitro. Ia bertujuan untuk menguji bahan aktif baru pada manusia secepat mungkin. “Lagi pula, kita tidak ingin menyembuhkan tikus,” jelasnya.

Proyek ini didanai oleh Deutschen Zentrum für Infektionsforschung

Jurnal Referensi:

Ho, D.‐K., Murgia, X., De Rossi, C., Christmann, R., Hüfner de Mello Martins, A.G., Koch, M., Andreas, A., Herrmann, J., Müller, R., Empting, M., Hartmann, R.W., Desmaele, D., Loretz, B., Couvreur, P. and Lehr, C.‐M. (2020), Squalenyl Hydrogen Sulfate Nanoparticles for Simultaneous Delivery of Tobramycin and an Alkylquinolone Quorum Sensing Inhibitor Enable the Eradication of P. aeruginosa Biofilm Infections. Angew. Chem. Int. Ed.. doi:10.1002/anie.202001407

Tautan ke artikel asli: Neuartige Nanotransporter steigern die Effizienz von Antibiotika gegen chronische Infektionen / Universität des Saarlandes

Diterjemahkan oleh saintifia dengan seizin dari yang bersangkutan, segala kesalahan translasi menjadi tanggungjawab kami.