Selon les Centers for Disease Control and Prevention, plus de 2,8 millions d’Américains contractent chaque année des infections bactériennes résistantes aux antibiotiques, et environ 35 000 de ces patients ne survivent pas à leur infection.
Dans sa quête pour trouver des solutions au problème de la résistance aux antibiotiques, Hongjun (Henry) Liang, Ph.D., du département de physiologie cellulaire et de biophysique moléculaire du Texas Tech University Health Sciences Center (TTUHSC), a concentré ses recherches sur le développement de nouvelles nanoparticules. connus sous le nom de nanoantibiotiques qui ciblent les infections bactériennes, en particulier celles qui résistent au traitement avec des antibiotiques connus.
À ce jour, les travaux de Liang ont donné lieu à plusieurs publications évaluées par des pairs et, en date du 26 juillet, à un brevet américain intitulé « HydrophilicNanostructured Membrane Active Antimicrobials With High Activity, Selectivity And Biodegradability », qui permet à l’équipe du laboratoire Liang de produire les nouveaux nanoantibiotiques. .
Beaucoup d’antibiotiques sont déjà utilisés dans les cliniques, et beaucoup d’entre eux sont assez efficaces contre les infections ordinaires. Mais nous sommes confrontés à ce défi croissant avec le SARM (staphylocoque doré résistant à la méthicilline) et d’autres types de bactéries résistantes aux médicaments, qui sont les bactéries qui transforment les infections ordinaires en événements potentiellement mortels. »
Hongjun (Henry) Liang, Ph.D., Département de physiologie cellulaire et de biophysique moléculaire du Texas Tech University Health Sciences Center (TTUHSC)
Liang espère établir une nouvelle génération d’antibiotiques qui ont trois caractéristiques : ils peuvent tuer les bactéries sans toxicité pour les cellules saines, ils sont biodégradables et dégradables pour l’environnement afin de ne pas nuire aux communautés microbiennes normales dans les habitats naturels, et ils sont moins susceptibles pour induire une résistance.
Des recherches antérieures ont démontré que la capacité d’une molécule à repousser l’eau (hydrophobicité) et sa capacité à attirer et à se dissoudre dans l’eau (hydrophilicité) ont un effet significatif sur les cellules. Liang a déclaré que plus une substance est hydrophobe, plus la réaction qu’elle provoquera sera néfaste. Cependant, a-t-il ajouté, il n’y a pas de norme quantitative pour le degré d’hydrophobicité acceptable.
« En gros, vous pouvez tuer les bactéries lorsque vous augmentez l’hydrophobicité », a déclaré Liang. « Mais cela tuera également les cellules saines, et nous ne voulons pas cela. »
Dans une étude publiée en janvier 2022 par Communication Nature, l’équipe Liang a développé de nouveaux nanoantibiotiques hydrophiles qui ressemblaient à de minuscules sphères poilues composées de nombreuses brosses polymères hydrophiles greffées sur des nanoparticules de silice de différentes tailles. Ces composés synthétiques, que le laboratoire de Liang produit également, sont conçus pour tuer les bactéries via des perturbations membranaires en utilisant un mode différent de remodelage membranaire qui endommage les membranes bactériennes tout en laissant intactes les cellules de mammifères.
Cette étude était la troisième publiée par le laboratoire Liang sur le sujet des nanoantibiotiques. Les premier et deuxième articles qui ont élucidé le concept de conception des nanoantibiotiques hydrophiles ont été publiés par ACS Infectious Disease en 2017 et Biomacromolecules en 2020. Les deux ont été présentés comme article de couverture dans leur revue respective et mis en évidence par Chemical & Engineering News.
Armé des trois études publiées et du brevet, Liang a déclaré que son équipe se concentrait désormais sur une approche à deux volets pour développer et affiner les nanoantibiotiques à utiliser chez les patients.
Le premier volet, que Liang a décrit comme le côté recherche et académique de son effort, est de faire pression pour des essais cliniques. Pour démarrer ce processus, le laboratoire Liang demandera des subventions fédérales supplémentaires qui soutiennent les études sur les animaux et conduiront éventuellement à des essais cliniques sur des patients humains.
« Cela ressemble plus à la recherche et au côté académique de nos efforts », a ajouté Liang.
Le deuxième volet de l’approche de Liang consiste à travailler avec le Texas Tech University Innovation Hub pour aider à commercialiser l’invention de son laboratoire.
« En saisissant l’opportunité de formation sur la commercialisation de la recherche de notre centre d’innovation, nous espérons pouvoir identifier les parties intéressées de l’industrie pharmaceutique qui sont capables ou désireuses de collaborer avec nous », a déclaré Liang. « L’une de nos directions probables est de demander une subvention SBIR (Small Business Innovation Research) pour la production à l’échelle pilote. C’est notre approche à deux volets. »
Liang a déclaré que l’infection pose un défi important pour les médecins de première ligne et les scientifiques. C’est un défi qu’il veut pouvoir relever en utilisant l’innovation pour développer une nouvelle génération d’antibiotiques.
« C’est notre objectif et nous sommes sur la bonne voie pour y parvenir », a déclaré Liang. « Je ne peux pas dire que c’est la seule voie à suivre ; bien sûr, il existe de nombreuses voies différentes. La nouveauté de notre contribution est de relever ce défi en concevant des antibiotiques d’un point de vue de la nano-ingénierie. C’est une toute nouvelle voie qui n’est pas bien exploré, et nous sommes fiers de nos progrès jusqu’à présent. »
