NP-CF

Ex-vivo investigation of the therapeutic potential of nanoparticle based inhaled antibiotic formulas for treatment of cystic fibrosis associated biofilms and infections

Projektleiter: Prof. Dr. med. Mathias W. Pletz

Beteiligte Partner innerhalb der Forschergruppe: Dr. rer. nat. Oliwia Makarewicz, Dipl. Biol. Mareike Klinger

Beteiligte externe Partner: Prof. Dr. rer. nat Dagmar Fischer, Pharmaceutical Technology, Institute of Pharmacy, Jena Center for Soft Matter (JCSM), Friedrich-Schiller-University Jena, Dr. Meike Müller, Fraunhofer Institute for Toxicology and Experimental Medicine  (ITEM), Hannover

Förderzeitraum: 01.10.2014 - 31.12.2019 (1. und 2. Förderperiode)

Gefördert durch DFG, Förderkennzeichen: PL320/3-1 und FI899/4-1 (1. Förderperiode), PL320/3-2 und FI899/4-2 und MU 4251/1-2 (2. Förderperiode)

Kurzbeschreibung:

Die Mukoviszidose oder Cystische Fibrose (CF) ist eine der häufigsten genetischen Erkrankung in der europäischen Bevölkerung mit einer Inzidenz 1: 3500 [1]. und wird durch Mutationen des Mukoviszidose Transmembran Regulators (CFTR) verursacht [2]. Die Mutationen resultieren in einer erhöhten Viskosität der Sekrete. Diese führt zu einer verminderten mukoziliären Clearance mit einer konsekutiv chronisch bakteriellen Infektion der Atemwege und einer daraus resultierenden chronischen Inflammation, die fortschreitend das Lungenparenchym zerstört[2, 3]. Patienten mit CF versterben in der überwiegenden Mehrzahl der Fälle an pulmonalen Komplikationen, die auch den Verlauf des Krankheitsbilds bestimmen. Typischen CF-Erreger sind anfänglich Staphylococcus aureus, Haemophilus influenzae. Im Verlauf der Erkrankung verschiebt sich das Erregerspektum zu Gunsten von Pseudomonas sp, was mit einem rascheren Abfall der Lungenfunktion assoziiert ist. Deshalb besteht die derzeitige Strategie bei Erstnachweis von P. aeurginosa in einer konsequenten Eradikationstherapie, um eine lebenserwartung-begrenzende chronische Infektion möglichst lange hinauszuzögern. Mucoide Varianten von Pseudomonas aeruginosa sind allerdings mit den erhältlichen inhalativen Antibitika schwer zu behandelnden, da sie besondern innerte Biofim ausbilden. Die Pathophysiologie der CF-Lunge erschwert zusätzlich die inhalative Therapie, da die Inhalte meist nicht effizient in die Mucusschicht und vor allem nicht die darin eingebetteten Biofilme vordringen.

Ziel des Projektes ist deshalb biokompatible und vollständig abbaubare organische Polymere als Vehikel für die Pseudomonas-wirksamen Antibiotika zu formulieren, um eine erleichterte Mucus und Biofilm Gängigkeit zu erreichen, und ggf. sogar die polymeren Bestandteile diese Nanoparikel so auszuwählen, dass sie die Antibiotika nur in Bakteriennähe abgeben bzw. in die Zellen deponieren. Die Testungen wurden in der 1. Förderperionde in vitro durchgeführt und sollen in der 2. Förderperiode in einem Mausmodell untersucht werden. 

Dies ist ein kooperatives Projekt zwischen dem Institut für Infektionsmedizin und Krankenhaushygiene, dem Institut für Pharmazie und dem Fraunhofer Institute for Toxicology and Experimental Medicine. 

Referenzen:

1. WHO, et al., The molecular genetic epidemiology of cystic fibrosis., in Report of a joint meeting of WHO/ECFTN/ICF(M)A/ ECFS. 2002 World Health Organization and Cystic Fibrosis Worldwide.
2. O'Sullivan, B.P. and S.D. Freedman, Cystic fibrosis. Lancet, 2009. 373(9678): p. 1891-904.
3. Gibson, R.L., J.L. Burns, and B.W. Ramsey, Pathophysiology and management of pulmonary infections in cystic fibrosis. Am J Respir Crit Care Med, 2003. 168(8): p. 918-51.