سپسیس (Sepsis) واکنش بیش‌ازاندازه بدن به عفونت است. این وضعیت بیش از یک و نیم میلیون نفر را تحت تأثیر قرار می‌دهد و هر ساله تنها در ایالات‌متحده دست‌کم ۲۷۰ هزار نفر را می‌کشد. درمان متعارف شامل استفاده از آنتی‌بیوتیک‌ها و مایعات است که برای بسیاری از بیماران مؤثر نیست و کسانی که زنده می‌مانند با خطر بیشتری برای مرگ روبرو هستند.
به گزارش زیستنا به نقل از University of Wisconsin–Madison، آزمایشگاه شواکین (سارا) گانگ (Shaoqin “Sarah” Gong) استاد انستیتو اکتشاف در دانشگاه ویسکانسین-مدیسون پژوهش جدیدی در مورد استفاده از نانوذرات برای سپسیس انجام داده‌اند. این گروه در پژوهشی که به‌تازگی در ژورنال Nature Nanotechnology منتشر شده است، درمانی جدید مبتنی بر نانوذرات را گزارش کرده‌اند. در این درمان از نانوذرات برای رساندن مولکول‌های ضدالتهابی و آنتی‌بیوتیک‌ها استفاده می‌شود.
این سیستم جدید جان موش‌های دچار شده به شکل القایی سپسیس نجات داد. این شکل القایی به‌عنوان مدلی برای عفونت‌های انسانی عمل می‌کرد. این نتایج اثبات-مفهوم امیدوارکننده‌ای برای درمان بالقوه جدیدی است که تحقیقات بیشتری را می‌طلبد.
نانوذرات جدید ماده شیمیایی +NAD یا شکل احیاشده آن NAD(H) را انتقال می‌دهند. +NAD در فرآیندهای زیستی تولید انرژی، نگهداشت مواد ژنتیکی و کمک به سلول‌ها برای سازگاری و غلبه بر استرس نقش اساسی دارد. باآنکه NAD(H) به دلیل عملکرد ضدالتهابی خود به خوبی شناخته شده است، در کاربرد بالینی آن موانعی وجود دارد؛ چراکه NAD(H) نمی‌تواند به‌طور مستقیم به‌وسیله سلول‌ها جذب شود.
گانگ که در بخش مهندسی زیست‌پزشکی و بخش چشم‌پزشکی و علوم بینایی دانشکده پزشکی و سلامت عمومی دانشگاه ویسکانسین نیز فعالیت دارد می‌گوید: «برای اینکه بتوان این کار را به روشی درمانی تبدیل کرد، ما باید راهی برای انتقال مؤثر NAD(H) به اندام‌ها یا سلول‌های هدف بیابیم. برای دستیابی به این هدف، چندین نانوذره طراحی کردیم که می‌توانند هم‌زمان بااینکه از انتشار و تخریب زودرس دارو در جریان خون جلوگیری می‌کنند، به‌طور مستقیم NAD(H) را به سلول منتقل و در آن آزاد کنند.»
این پژوهش بین‌رشته‌ای به‌وسیله گانگ همراه با مینگژو یه (Mingzhou Ye) و یی ژائو (Yi Zhao)، دو همکار پسادکترا در آزمایشگاه گانگ رهبری شد. جان-دمیان ساور (John-Demian Sauer)، استاد گروه میکروبیولوژی پزشکی و ایمنی‌شناسی نیز در این طرح همکاری داشت.
سپسیس می‌تواند در دو مرحله کشنده باشد. ابتدا عفونتی در بدن شروع می‌شود. سیستم ایمنی با ایجاد التهاب شدید که به جریان خون آسیب می‌رساند و لخته‌های خونی تشکیل می‌دهد به این عفونت پاسخ می‌دهد. این امر می‌تواند سبب مرگ بافت شود و باعث واکنشی زنجیره‌ای شود که منجر به نارسایی اندام می‌شود. پس‌ازآن، بدن با سرکوب سیستم ایمنی، خود را اصلاح بیش‌ازاندازه می‌کند که در نتیجه حساسیت به عفونت را افزایش می‌دهد. کنترل عوارض ناشی از التهاب در درمان سپسیس حیاتی است.
نانوذرات فسفات کلسیم پوشش داده شده با لیپید یا نانوذرات دارای اسکلت فلزی-آلی که به‌وسیله آزمایشگاه گانگ طراحی شده‌اند می‌توانند برای ارائه هم‌زمان NAD(H) و آنتی‌بیوتیک‌ها استفاده شوند. آزمایشگاه گانگ، نانوذراتی را که NAD(H) روی آن‌ها بارگذاری شده بود را در چندین موش مدل از جمله اندوتوکسمی (endotoxemia)، باکتریمی (bacteremia به معنای وجود باکتری در خون) چند میکروبی ناشی از عوامل بیماری‌زای مقاوم به چند دارو و نیز مدل سپسیس ناشی از زخم با عفونت ثانویه به‌وسیله یک باکتری بیماری‌زای شایعی به نام P. aeruginosa آزمایش کرد.
تیمار نانوذرات عملکرد بسیار بهتری نسبت به استفاده تنها از NAD(H) داشت. به‌عنوان‌مثال، در مدل موشی اندوتوکسمی، موش‌های تیمار نشده یا موش‌های تیمار شده با NAD(H) آزاد طی دو روز مردند. در مقابل، موش‌های تیمار شده با نانوذرات حاوی NAD(H) همگی زنده ماندند. این مطالعات جانوری نشان داد که نانوذرات NAD(H) می‌تواند به حفظ سیستم ایمنی سالم، حمایت از عملکرد رگ‌های خونی و جلوگیری از آسیب به چندین اندام کمک کند.
این فناوری می‌تواند راه را برای توسعه درمان بالینی جدیدی برای سپسیس هموار کند که می‌تواند در سایر وضعیت‌های مرتبط با التهاب، مانند درمان کووید-۱۹ (COVID-19) نیز به کار گرفته شود. یکی دیگر از مزایای این درمان، توانایی درمان عفونت با مقادیر کمتر آنتی‌بیوتیک است که استفاده بیش‌ازحد از آن‌ها را کاهش می‌دهد. پیش از اینکه بتوان آزمایش‌های بالینی را در انسان شروع کرد، پژوهش‌های بیشتری در مدل‌های حیوانی بزرگ‌تر ضروری است.
گانگ می‌گوید: «نانوذرات NAD(H) توانایی درمان بسیاری از بیماری‌های دیگر را دارند، زیرا NAD(H) با بسیاری از مسیرهای زیستی در ارتباط است. شواهد قدرتمندی برای استفاده از NAD(H) به‌عنوان درمان یا کمک در بیماری‌های بحرانی وجود دارد.»
منبع: University of Wisconsin–Madison
Journal Reference:
Ye, Mingzhou, Yi Zhao, Yuyuan Wang, Ruosen Xie, Yao Tong, John-Demian Sauer, and Shaoqin Gong. “NAD(H)-Loaded Nanoparticles for Efficient Sepsis Therapy via Modulating Immune and Vascular Homeostasis.” Nature Nanotechnology, June 6, 2022. https://doi.org/10.1038/s41565-022-01137-w.