Un nouveau système d’administration de médicaments à haute efficacité a été lancé pour lutter contre les infections osseuses et la résistance bactérienne.
Chaque année, environ 700 000 personnes meurent à cause de la résistance aux antibiotiques. La croissance rapide de la population a entraîné une résistance accrue aux traitements antibiotiques établis. Une nouvelle étude du Brigham and Women’s Hospital a cherché à résoudre ce problème en développant une nouvelle approche pour identifier les traitements antibiotiques les plus efficaces pour des conditions telles que l’infection osseuse.
Les chercheurs ont développé une bibliothèque d’antibiotiques robuste, générée par un programme informatique, basée sur une matrice de ciment osseux. Cette approche peut être utilisée pour traiter une infection osseuse, une complication fréquente après une chirurgie orthopédique.
Les résultats ont été publiés dans la revue Nature Génie biomédical.
L’infection osseuse est devenue plus difficile à traiter
« Actuellement, la Food and Drug Administration (FDA) n’a approuvé que le ciment osseux chargé d’antibiotiques non développé à l’origine pour le tissu osseux », a déclaré Hae Lin Jang, PhD, codirecteur du Brigham’s Center for Engineered Therapeutics et chercheur principal de l’étude.
« En plus de ne pas être spécifique au tissu osseux, une résistance est apparue contre ces antibiotiques. Nous devons créer une nouvelle génération d’antibiotiques optimisés pour répondre à ce besoin émergent.
La lutte contre la résistance aux antibiotiques a été associée à une population de plus en plus âgée, ce qui signifie que davantage de procédures orthopédiques sont nécessaires. Les procédures standard telles que les arthroplasties du genou et de la hanche peuvent entraîner une infection osseuse bactérienne. Ces infections sont généralement traitées avec des antibiotiques systémiques.
Les antibiotiques courants ne ciblent pas spécifiquement l’infection; par conséquent, de fortes doses sont souvent nécessaires. De fortes doses peuvent entraîner une résistance aux médicaments et la destruction du microbiote bénéfique dans le corps. Pour lutter contre cela, les chercheurs ont créé une combinaison puissante et administrée localement d’antibiotique et de ciment osseux.
Les effets du VCD-077
Les chercheurs ont présélectionné des molécules pour la conception d’antibiotiques et ont criblé des bactéries sensibles et résistantes aux médicaments dans un modèle préclinique. Ils ont ensuite comparé le ciment osseux utilisé en clinique via un prophylactique et un Staphylococcique– modèle de blessure infectée.
Les chercheurs ont identifié l’antibiotique à double action VCD-077, avant de tester son efficacité dans des modèles cellulaires et animaux. VCD-077 présentait la cinétique de libération de médicament souhaitée sans affecter la stabilité du ciment osseux. Le ciment osseux chargé de VCD-077 a montré une plus grande efficacité que tous les ciments osseux chargés d’antibiotiques actuellement utilisés contre Staphylococcique infections osseuses dans le modèle animal.
Avant que le VCD-077 ne soit utilisé pour lutter cliniquement contre les infections osseuses, le chercheur doit réaliser davantage d’études de toxicité. Cependant, la nouvelle application de l’ingénierie informatique du chercheur pour trouver des molécules et optimiser la conception d’antibiotiques a été un grand succès. Les conclusions de l’équipe mettent en évidence le potentiel de la programmation informatique et de l’intelligence artificielle pour rationaliser le développement.
« L’avenir réside dans le mélange de l’intelligence artificielle et de la découverte de médicaments pour rendre le développement de nouveaux antibiotiques plus efficace et plus rentable que jamais », a déclaré l’auteur co-correspondant Shiladitya Sengupta, PhD, codirecteur du Brigham’s Center for Engineered Therapeutics.
« L’interdisciplinarité dans notre approche et la spécificité de notre développement de médicaments apporteront véritablement un nouveau paradigme d’ingénierie médicale. »
« Le traitement peut devenir plus compliqué et les bactéries peuvent devenir plus sophistiquées, mais nous, les ingénieurs biomédicaux, devenons également plus sophistiqués », a ajouté Jang.