利用納米硅粒子對抗病菌感染

開發新抗生素和耐葯菌的出現之間的競爭日益迫切，人們需要更好的方法來治療細菌感染。

目前，抗菌素耐藥性每年在美國造成23000人死亡，全世界有700000人死亡。惠康基金會2016的研究預測，目前新的毒株出現率在2050將超過美國食品和藥物管理局批准的新抗微生物藥物，這意味著來自抗藥性菌株的死亡將超過癌症死亡。

明尼蘇達大學的研究人員Hongbo Pang在研究中發現了一個有效的基因治療對致命性細菌感染的第一個例子，使用納米療法遞送以免疫系統細胞為靶的短干擾RNA（siRNA）。這項研究發表在《自然通訊》雜誌上，由明尼蘇達大學、加利福尼亞大學聖地亞哥分校（UCSD）、桑福德伯翰醫學發現研究所（SBMDI）和韓國先進科學技術研究院（KAIST）共同進行研究。

「這項研究完美地證明了靶向納米技術治療多種人類疾病的巨大潛力，」明尼蘇達大學藥劑學院助理教授Pang說。

「這是一個很好的融合研究的例子，」來自聖地亞哥加利福尼亞大學的Michael Sailor說。為了使這一概念起作用，我們需要結合我們在加州大學聖地亞哥分校的納米材料專長和韓國先進科學技術研究院的膜和細胞生物學專長，以及我們的生物醫學合作者在桑福德伯翰醫學發現研究所和明尼蘇達大學開發的肽和疾病模型。

研究小組進一步探索基因治療，一種利用還未被充分利用的方法來對抗細菌感染和增強機體的免疫系統。siRNA基因療法能夠增強一些先天免疫細胞攻擊細菌的能力，同時關閉免疫系統的炎症反應，後者會干擾病人的恢復。

有了這種治療技術，有望用於應對廣泛的細菌感染，包括新出現的菌株，都可以實現定向攻擊。雖然在體內傳播siRNA是出了名的困難，但研究發現siRNA治療通過拯救感染致死劑量100%的葡萄球菌的小鼠，從致死性細菌感染即金黃色葡萄球菌肺炎中完全恢復。

「短鏈的肽可以識別巨噬細胞，一種重要的免疫細胞類型，有選擇地在感染部位，」Pang補充說。「結合納米材料作為藥物載體的獨特優勢，我們可以將基因治療有效地送到需要的地方，並從致命的細菌感染中完全恢復。」

研究團隊將三個特徵納入納米顆粒設計：

第一，產生多孔納米顆粒宿主，保護其siRNA有效載荷不受血流中過早降解的影響；

第二，發現了一種選擇性地靶向巨噬細胞的肽，一種攻擊外來微生物的白細胞，並提示有侵略物在靶向位置。

第三，設計了一種化學塗層，被稱為融合脂質，它允許納米粒子進入巨噬細胞並將其基因治療傳遞到細胞中適當的隔室中。

根據Pang的研究，這將是一個有效的基因治療致命性細菌感染的第一個例子，使用納米療法將siRNA靶向巨噬細胞。研究小組首次證明siRNA治療能從致死性細菌感染中完全恢復。

來源：https://phys.org/news/2018-06-harnessing-silicon-nanoparticles-infections.html

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