日本語AIでPubMedを検索
リファンピシンを含むハイブリッド・ナノ粒子を用いて、細胞内およびバイオフィルムに留まるメチシリン耐性黄色ブドウ球菌（MRSA）のリザーバーを除去することに成功
Enhanced eradication of intracellular and biofilm-residing methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA) reservoirs with hybrid nanoparticles delivering rifampicin.
PMID: 32877731 PMCID: PMC7854488. DOI: 10.1016/j.ijpharm.2020.119784.
抄録
骨髄炎は、長期間にわたる積極的な抗生物質治療を行っても、再発するリスクが高い。骨髄炎は、積極的な抗生物質治療を行っても再発するリスクが高く、宿主の骨細胞内に存在するメチシリン耐性黄色ブドウ球菌（MRSA）のリザーバーとそのバイオフィルムを根絶することが重要な課題となっています。我々の目標は、リファンピシンを担持した脂質-ポリマーハイブリッドナノキャリア（Rf-LPN）を開発し、これらの細胞内およびバイオフィルムに留まっているMRSAを根絶するために、リファンピシンの送達を強化できるかどうかを評価することである。組成を最適化した結果，Rf-LPNは直径約110nmの大きさで，血清添加液中でも安定しており，薬物含量は最大11.7%で，2週間にわたりリファンピシンを持続的に放出した。Rf-LPNと遊離のリファンピシンを比較すると，プランクトン状態の3つの骨髄炎原因菌（USA300-0114，CDC-587，RP-62A）に対して，中程度ではあるが有意な活性の向上が認められた（p<0.05）。これに比べて，Rf-LPNによるバイオフィルムおよび細胞内MRSAに対する活性の向上はより顕著であった。USA300-0114，CDC-587，RP-62Aに対するMBEC50値は，それぞれ42 vs 155，70 vs 388，265ng/ml vs 400ng/ml以上であり，骨芽細胞の細胞内MRSA数は最大18.5倍に減少した。共焦点顕微鏡画像では，バイオフィルムマトリックスとMRSAに感染した骨芽細胞の内部にRf-LPNが広範囲に蓄積していることが確認された。以上、本研究では、とらえどころのないMRSAによる骨髄炎の再発・慢性化を予防するために、新しいリファンピシンのナノ製剤を用いて、ナノ粒子-細胞間およびナノ粒子-バイオフィルム間の相互作用を利用する戦略を開発し、検証した。
Osteomyelitis carries a high risk of recurrence even after extended, aggressive antibiotic therapy. One of the key challenges is to eradicate the reservoirs of methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA) inside the host bone cells and their biofilms. Our goal is to develop rifampicin loaded lipid-polymer hybrid nanocarriers (Rf-LPN) and evaluate if they can achieve enhanced rifampicin delivery to eradicate these intracellular and biofilm-residing MRSA. After optimization of the composition, Rf-LPN demonstrated size around 110 nm in diameter that remained stable in serum-supplemented medium, drug payload up to 11.7% and sustained rifampicin release for 2 weeks. When comparing Rf-LPN with free rifampicin, moderate but significant (p < 0.05) improvement of the activities against three osteomyelitis-causing bacteria (USA300-0114, CDC-587, RP-62A) in planktonic form were observed. In comparison, the enhancements in the activities against the biofilms and intracellular MRSA by Rf-LPN were even more substantial. The MBEC50 values against USA300-0114, CDC-587, and RP-62A were 42 vs 155, 70 vs 388, and 265 ng/ml vs over 400 ng/ml, respectively, and up to 18.5-fold reduction in the intracellular MRSA counts in osteoblasts was obtained. Confocal microscope images confirmed extensive accumulation of Rf-LPN inside the biofilm matrix and MRSA-infected osteoblasts. Overall, in this proof-of-concept study we have developed and validated the strategy to exploit the nanoparticle-cell and nanoparticle-biofilm interactions with a new rifampicin nanoformulation for prevention of osteomyelitis recurrence and chronicity caused by the elusive MRSA.
Copyright © 2020 Elsevier B.V. All rights reserved.