[논문 리뷰] Susceptibility of Methicillin Resistant Staphylococcus aureus to Vancomycin using Liposomal Drug Delivery System

Kiran Vishwasrao, Arjumanara Surti외 1명|arXiv (Cornell University)|2018. 01. 15.

Antimicrobial Resistance in Staphylococcus참고 문헌 20인용 수 3

한 줄 요약

이 연구는 메티실린내성 황색포도상구균(MRSA)에 대한 백신 효과를 향상시키기 위해 반데오신을 리포좀에 포장하는 것을 조사한다. 리포좀 전달 시스템은 자유형 반데오신에 비해 반데오신의 최소 억제 농도(MIC)를 약 50% 감소시켜 박테리아 억제 활성이 향상되고, 식세포 제거 능력이 향상되어 반데오신 내성 극복을 위한 유망한 전략을 제공한다.

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.

연구 동기 및 목표

• 병원성 감염의 주요 원인인 메티실린내성 황색포도상구균(MRSA)에서 반데오신 내성의 증가하는 도전에 대응하기 위해.
• 리포좀 약물 전달 시스템이 MRSA에 대한 반데오신의 효과를 향상시킬 수 있는지 평가하기 위해.
• 리포좀 포장 반데오신과 자유형 반데오신 간의 최소 억제 농도(MIC)를 비교하기 위해.
• 리포좀 반데오신이 박테리아 성장 동역학과 식세포 매개 제거에 미치는 영향을 평가하기 위해.
• MRSA에서 저항 메커니즘을 극복하고 약물 전달를 향상시키는 타겟된 전달 시스템을 개발하기 위해.

제안 방법

• 반데오신을 포장하기 위해 표준 박막 수화 및 압출 기법을 사용하여 리포좀을 제조하였다.
• 최소 억제 농도(MIC)를 결정하기 위해 브루 모يك로디플루션 분석을 사용하여 리포좀 반데오신의 박테리아 억제 활성을 평가하였다.
• 박테리아 정지 효과를 평가하기 위해 자유형 대비 리포좀 반데오신 존재 하에서 MRSA 배양의 성장 동역학을 모니터링하였다.
• 식세포 매개 제거에 대한 민감도를 비교하기 위해 리포좀 대비 자유형 반데오신에 노출된 MRSA에 대한 식세포 제거 실험을 실시하였다.
• 리포좀 시스템은 약물 안정성 향상, 타겟 전달, 박테리아 세포 내 침투 능력 향상을 위해 설계되었다.
• 두 제제 간의 MIC 값, 성장 억제, 식세포 제거 속도를 비교하기 위해 데이터를 분석하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 리포좀에 포장된 반데오신은 자유형 반데오신에 비해 MRSA에 대한 최소 억제 농도(MIC)를 감소시키는가?
• RQ2 리포좀 반데오신은 MRSA 배양의 성장 단계와 생존율에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ3 리포좀 반데오신은 면역 세포에 의한 MRSA 식세포 제거를 어느 정도 향상시키는가?
• RQ4 리포좀 전달은 내성 S. aureus 균주에서 반데오신의 치료 지수를 향상시킬 수 있는가?
• RQ5 리포좀 반데오신이 자유형 약물 전달을 초월해 박테리아 억제 효과를 향상시키는 메커니즘은 무엇인가?

주요 결과

• 리포좀 반데오신의 MRSA에 대한 최소 억제 농도(MIC)는 자유형 반데오신에 비해 약 50% 낮았다.
• 리포좀 반데오신은 MRSA 배양에서 박테리아 정지 상태를 유도하여 효과적인 성장 억제를 나타내었다.
• 리포좀 반데오신에 노출된 MRSA의 경우 자유형 반데오신에 노출된 경우보다 식세포 제거가 유의미하게 향상되었다.
• 리포좀 전달 시스템은 낮은 농도에서 더 높은 박테리아 억제 활성을 보여주는 약물 전달 효율을 향상시켰다.
• 리포좀에 포장된 반데오신은 MRSA에서 저항 메커니즘을 극복하는 데 뛰어난 효과를 보였다.
• 이 연구는 리포좀 제형이 다약제 내성 황색포도상구균에 대한 반데오신의 활성을 강화할 수 있음을 확인하였다.