[論文レビュー] Susceptibility of Methicillin Resistant Staphylococcus aureus to Vancomycin using Liposomal Drug Delivery System

Kiran Vishwasrao, Arjumanara Surti+1 more|arXiv (Cornell University)|Jan 15, 2018

Antimicrobial Resistance in Staphylococcus参考文献 20被引用数 3

ひとこと要約

本研究では、メチシリン耐性黄色ブドウ球菌（MRSA）に対するバンコマイシンの効果を高めるためにリポソーム封入を検討した。リポソーム送達系は、遊離バンコマイシンと比較して、バンコマイシンの最低殺菌濃度（MIC）を約50％低減させ、抗菌活性の向上とマクロファージによる取り込みの促進を示し、バンコマイシン耐性を克服する有望な戦略であることが示された。

ABSTRACT

Staphylococcus aureus responsible for nosocomial infections is a significant threat to the public health. The increasing resistance of S.aureus to various antibiotics has drawn it to a prime focus for research on designing an appropriate drug delivery system. Emergence of Methicillin Resistant Staphylococcus aureus (MRSA) in 1961, necessitated the use of vancomycin "the drug of last resort" to treat these infections. Unfortunately, S.aureus has already started gaining resistances to vancomycin. Liposome encapsulation of drugs have been earlier shown to provide an efficient method of microbial inhibition in many cases. We have studied the effect of liposome encapsulated vancomycin on MRSA and evaluated the antibacterial activity of the liposome-entrapped drug in comparison to that of the free drug based on the minimum inhibitory concentration (MIC) of the drug. The MIC for liposomal vancomycin was found to be about half of that of free vancomycin. The growth response of MRSA showed that the liposomal vancomycin induced the culture to go into bacteriostatic state and phagocytic killing was enhanced. Administration of the antibiotic encapsulated in liposome thus was shown to greatly improve the drug delivery as well as the drug resistance caused by MRSA.

研究の動機と目的

• ノーザイオナル感染の主な原因であるMRSAにおけるバンコマイシン耐性の増加という課題に対処するため。
• リポソーム薬物送達がMRSAに対するバンコマイシンの効果を向上させるかどうかを評価するため。
• リポソーム封入バンコマイシンと遊離バンコマイシンの最低 inhibitory concentration（MIC）を比較するため。
• リポソームバンコマイシンが細菌の増殖ダイナミクスおよびマクロファージによる殺傷に与える影響を評価するため。
• MRSAにおける耐性メカニズムを克服し、薬物送達を効率化する標的送達システムを開発するため。

提案手法

• バンコマイシンを封入するため、標準的な薄膜水和法およびエクストルージョン法を用いてリポソームを調製した。
• 最低殺菌濃度（MIC）を決定するために、ブルー微滴定法を用いてリポソームバンコマイシンの抗菌活性を評価した。
• 遊離バンコマイシンとリポソームバンコマイシンの存在下でのMRSA培養の増殖キネティクスをモニタリングし、細菌停滞効果を評価した。
• マクロファージによるマクロファージによる取り込みへの感受性を比較するために、リポソームバンコマイシンおよび遊離バンコマイシンに露出したMRSAのマクロファージによる殺傷実験を実施した。
• リポソーム系は、薬物安定性、標的送達、細菌細胞内への浸透の向上を目的として設計された。
• 両製剤間のMIC値、増殖阻害、マクロファージによる取り込み速度の比較をデータ解析により行った。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 リポソーム封入バンコマイシンは、遊離バンコマイシンと比較してMRSAに対する最低殺菌濃度（MIC）を低減するか？
• RQ2 リポソームバンコマイシンはMRSA培養の増殖段階および生存率にどのように影響を与えるか？
• RQ3 リポソームバンコマイシンは、免疫細胞によるMRSAのマクロファージによる取り込みをどの程度向上させるか？
• RQ4 リポソーム送達は、耐性黄色ブドウ球菌株におけるバンコマイシンの治療指数を向上させることができるか？
• RQ5 リポソームバンコマイシンは、遊離薬物送達を上回る抗菌効果を発揮するメカニズムは何か？

主な発見

• リポソームバンコマイシンのMRSAに対する最低殺菌濃度（MIC）は、遊離バンコマイシンと比較して約50％低かった。
• リポソームバンコマイシンはMRSA培養に細菌停滞状態を誘導し、効果的な増殖阻害が確認された。
• 遊離バンコマイシンと比較して、リポソームバンコマイシンに露出したMRSAのマクロファージによる殺傷が顕著に向上した。
• リポソーム送達系は薬物送達効率を向上させ、低濃度でもより高い抗菌活性を示した。
• リポソーム封入バンコマイシンは、MRSAにおける耐性メカニズムを克服する上で優れた効果を示した。
• 本研究は、リポソーム製剤化が多剤耐性黄色ブドウ球菌に対するバンコマイシンの活性を強化できることを確認した。