Inhalierbare Nanopartikel-TB-Therapie zeigt Potenzial zur Entlastung der Behandlung

Forscher haben eine neue inhalierbare Form der Tuberkulosebehandlung entwickelt, die die Belastung der derzeitigen Therapie deutlich verringern könnte. Die Studie beschreibt die Entwicklung eines inhalierbaren, immunmodulierenden, biokompatiblen Nanopartikelsystems, das rifampin einkapselt – eines der wichtigsten Tuberkulosemedikamente.

Die Behandlung dauert viele Monate und umfasst mehrere Arzneimittel, die schwere Nebenwirkungen verursachen können. Deshalb fällt es vielen Patienten schwer, die Therapie zu Ende zu führen, was zu Therapieversagen und arzneimittelresistenter TB führt. Rifampin wirkt gut, hat jedoch bei oraler Einnahme zwei große Nachteile: Es kann die Leber schädigen, und es gelangt nicht genug Wirkstoff in die Lunge, wo die TB-Bakterien leben.

Die Forscher entwickelten eine neue Möglichkeit, rifampin durch Inhalation direkt in die Lunge zu bringen, statt es als Tabletten zu verabreichen, indem sie den Wirkstoff in Nanopartikel verpackten, die zum Einatmen vorgesehen sind. Die Nanopartikel besitzen einen biologisch abbaubaren Kern, der rifampin enthält, eine äußere Beschichtung, die ihnen hilft, an Makrophagen zu haften, sowie ein natürliches Molekül auf der Oberfläche, das sowohl die Aufnahme durch Immunzellen verbessert als auch die Immunaktivität verstärkt.

Diese Partikel sind speziell darauf ausgelegt, direkt in die Lunge zu gelangen und von Immunzellen der Lunge, den sogenannten Makrophagen, aufgenommen zu werden – dort verstecken sich die TB-Bakterien. Sie sollen rifampin über die Zeit langsam freisetzen, das Immunsystem anregen, TB besser zu bekämpfen, und die Wirkstoffexposition für den Rest des Körpers reduzieren, wodurch Nebenwirkungen abnehmen. Da der Wirkstoff mit dieser Darreichungsform länger in der Lunge verbleibt, könnte eine Behandlung möglicherweise nur einmal pro Woche statt täglich erforderlich sein.

Die Forscher nutzten zwei unterschiedliche Mausmodelle der TB – eines, das eine allgemeine TB-Lungeninfektion widerspiegelt, und ein zweites, schwereres Modell, das die menschliche TB-bedingte Lungenschädigung eng nachahmt und schwieriger zu behandeln ist –, um zu prüfen, ob einmal wöchentlich inhalierte Nanopartikel ebenso gut oder besser als täglich oral verabreichtes rifampin geeignet sind, Mycobacterium tuberculosis zu reduzieren.

Die Studie zeigte, dass die inhalierte Nanopartikelbehandlung rifampin wesentlich effektiver in die Lunge brachte. Im Vergleich zur täglichen oralen Einnahme von rifampin hielten die inhalierten Nanopartikel deutlich höhere Wirkstoffspiegel in der Lunge über einen viel längeren Zeitraum aufrecht – bis zu eine Woche nach einer Einzeldosis.

Alle Studien mit Mycobacterium tuberculosis wurden in einer zertifizierten Biosicherheitsstufe-3-(BSL-3)-Einrichtung durchgeführt, der standardmäßigen Laborumgebung, die landesweit für TB-Forschung erforderlich ist. Diese Einrichtungen arbeiten unter etablierten bundes-, landes- und institutionellen Vorschriften und umfassen kontrollierten Zugang, spezialisierte Belüftung, Sterilisation und weitere validierte Sicherheitsverfahren.

Eine Reduktion der Behandlungsfrequenz könnte die Therapietreue verbessern, Nebenwirkungen verringern und die TB-Versorgung weltweit zugänglicher machen. Die nächste Phase dieser Forschung wird sich darauf konzentrieren, wie das Nanopartikel-System mit anderen Standard-TB-Antibiotika kombiniert werden kann, um eine Kombinationstherapie zu unterstützen – den Grundpfeiler der TB-Behandlung.

Rifampin ist nicht nur ein TB-Medikament; es ist auch ein Schlüsselarzneimittel bei anderen schweren Lungeninfektionen durch nicht-tuberkulöse Mykobakterien, etwa Mycobacterium kansasii und Mycobacterium xenopi, die in den USA zunehmend erkannt werden. Diese Infektionen betreffen häufig Menschen mit chronischen Lungenerkrankungen und können schwer zu behandeln sein.

Eine wesentliche Einschränkung von rifampin ist, dass es bei oraler Einnahme Leberenzyme stark aktiviert und dadurch die Wirksamkeit anderer wichtiger Antibiotika, wie azithromycin und clarithromycin, vermindert – beides Eckpfeiler der Therapie der Mycobacterium-avium/intracellulare-Complex-(MAC)-Lungenerkrankung. Wegen dieser Wechselwirkung wird rifampin oft gemieden, selbst wenn es sonst hilfreich sein könnte. Durch die direkte Abgabe von rifampin in die Lunge statt in den gesamten Körper könnte dieser Ansatz hohe Wirkstoffspiegel in der Lunge erreichen und gleichzeitig die systemische Exposition minimieren.

Die Ergebnisse der Studie erscheinen in der Fachzeitschrift Antimicrobial Agents and Chemotherapy.