Foto via Tissue Dynamics
Antibioticaresistentie is een groeiend probleem voor de volksgezondheid met wereldwijde implicaties. Antibioticaresistente infectie treft elk jaar alleen al in de Verenigde Staten meer dan 2,8 miljoen mensen, resulterend in meer dan 35.000 jaarlijkse sterfgevallen.
Er ontstaan voortdurend nieuwe resistentiemechanismen die zich wereldwijd verspreiden, waardoor ons vermogen om veelvoorkomende infectieziekten, zoals longontsteking, tuberculose en sepsis te behandelen, wordt bedreigd.
Gentamicine is een veelgebruikt antibioticum, dat door de Wereldgezondheidsorganisatie (WHO) als een essentieel geneesmiddel wordt beschouwd. Dergelijke antibiotica (aminoglycosiden) veroorzaken bij tot wel 25% van de gehospitaliseerde patiënten nier schade. Volgens het Center for Disease Control (CDC) is dit een groot probleem voor naar schatting meer dan 37 miljoen Amerikanen die lijden aan chronische nierziekte. De Amerikaanse Federal Drug Administration (FDA) beschouwt de ontwikkeling van antibiotica voor patiënten met chronische nierziekte zelfs als een nationale prioriteit.
Een groep onderzoekers, geleid door professor Yaakov Nahmias, directeur van het Grass Center for Bioengineering aan de Hebreeuwse Universiteit van Jeruzalem, en oprichter van de biotechnologie-startup Tissue Dynamics, vond een nieuw mechanisme van door antibiotica veroorzaakte nierbeschadiging, nooit eerder geïdentificeerd. "Het meeste werk op het gebied van geneesmiddelenontwikkeling wordt uitgevoerd bij muizen", zei Nahmias, "en het mechanisme dat we hebben gevonden is mensspecifiek".
Het academische team werkte samen met Tissue Dynamics om een bionische micronier te ontwikkelen waarin elektro-optische sensoren - ongeveer de helft van de breedte van een enkele menselijke haar - zijn ingebed in menselijk nierweefsel. De chip bootst de normale menselijke fysiologie na en produceert veel nauwkeuriger gedrag dan kleine dieren. Met de sensoren kon het team van de Hebreeuwse Universiteit de glucoseophoping in de micronieren meten, wat leidde tot snelle ophoping van lipiden en nierbeschadiging. "Mensen maken lipiden van suiker, terwijl knaagdieren meestal lipiden maken van voedingslipiden", legt Nahmias uit. Het blokkeren van de glucosereabsorptie in de nier met behulp van het diabetische medicijn empagliflozine blokkeerde de antibioticumtoxiciteit.
"Dit is een dramatische demonstratie dat bionische technologie, die sensoren combineert met menselijk weefsel, de ontwikkeling van geneesmiddelen snel vooruit kan helpen", zegt Nahmias, wiens bedrijf Tissue Dynamics onlangs werd geselecteerd als een van de top 5 organ-on-chip bedrijven ter wereld. .
