Der Anstieg der Antibiotikaresistenz weltweit führt zu einem Mangel an Antibiotika-Optionen zur Behandlung einer Vielzahl von bakteriellen Infektionen1. Zusätzlich zur Antibiotikaresistenz können Bakterien eine Antibiotikatoleranz erlangen, indem sie einen Biofilm-assoziierten Lebensstilannehmen 2. Ein Biofilm ist eine Gemeinschaft von Mikroorganismen, die durch eine Matrix aus Polysacchariden, extrazellulärer DNA, Lipiden und Proteinen3geschützt sind, die zusammen als extrazelluläre polymere Substanz (EPS) bezeichnet werden. Da die Antibiotikaresistenzkrise andauert, werden neue Strategien, die den Einsatz von Antibiotika verlängern oder die Wirksamkeit von Antibiotika potenzieren, dringend benötigt. Anti-Biofilm-Wirkstoffe sind eine vielversprechende Lösung4.
Unter den verschiedenen Anti-Biofilm-Strategien, die vorgeschlagen wurden, steht die Verwendung von Dispersionsmitteln, die auf verschiedene Komponenten des Biofilm-EPS abzielen, an der Spitze der therapeutischen Entwicklung5. Glykosidhydrolasen (GH) sind eine solche Klasse von Dispersionsmitteln. GH sind eine große Klasse von Enzymen, die die Spaltung verschiedener Bindungen innerhalb der Polysaccharide katalysieren, die dem EPS strukturelle Integrität verleihen. Unsere Gruppe und andere haben gezeigt, dass GH Biofilme effektiv abbauen, Ausbreitung induzieren und die Antibiotikawirksamkeit für eine Reihe verschiedener Bakterienarten verbessern kann, sowohl in vitro als auch in vivo6,7,8,9,10,11.
Mit einem wachsenden Interesse an der Ausbreitung von Biofilmen ist es wichtig, wirksame Methoden zu entwickeln, die die Ausbreitungseffizienz bewerten. Hier präsentieren wir ein detailliertes Protokoll zur Behandlung von Biofilm-assoziierten Wundinfektionen mit einem Ausbreitungsmittel bei Mäusen und die Beurteilung der Ausbreitungswirksamkeit, in vivo und ex vivo. Das übergeordnete Ziel ist es, effektive Methoden bereitzustellen, die mit präklinischen Modellen verwendet werden können, um die Biofilmausbreitung effektiv und effizient zu messen.
Ein murines chirurgisches Exzisionsinfektionsmodell wurde in diesen Studien verwendet, um eine Biofilm-assoziierte Infektion zu etablieren. Wir verwenden dieses Modell seit über 15 Jahren und veröffentlichen unsere Beobachtungen ausführlich7,9,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21. Im Allgemeinen ist dies ein nicht-tödliches Infektionsmodell, bei dem Bakterien im Wundbett lokalisiert bleiben und biofilm-assoziiert sind (Bakterien in Aggregaten, die von EPS umgeben sind), was zu einer chronischen Infektion führt, die bis zu 3 Wochen dauert. Wenn Mäuse jedoch immungeschwächt sind (z. B. mit Typ-1-Diabetes), können sie in diesem Modell anfälliger für die Entwicklung einer tödlichen systemischen Infektion werden.
In diesem Bericht stellen wir Protokolle zur Beurteilung der Ausbreitung von Bakterien aus einer Wunde sowohl in vivo als auch ex vivo zur Verfügung. Beide Protokolle können verwendet werden, um die Wirksamkeit eines Dispersionsmittels zu untersuchen und haben ihre eigenen Stärken und Schwächen. Zum Beispiel kann die Beurteilung der Ausbreitung in vivo wichtige Echtzeitinformationen über die Ausbreitung von Bakterien auf andere Teile des Körpers nach der Ausbreitung liefern und wie der Wirt reagiert. Auf der anderen Seite kann die Beurteilung der Ausbreitung ex vivo für das Screening mehrerer Wirkstoffe, Dosen oder Formulierungen wünschenswerter sein, da das Gewebe in mehrere Abschnitte unterteilt werden kann, die separat getestet werden können, wodurch die Anzahl der benötigten Mäuse reduziert wird. Bei der Beurteilung mehrerer Wirkstoffe messen wir typischerweise die Ausbreitung zuerst in vitro, wie zuvor beschrieben 6,9,22. Wir testen dann die effektivsten ex vivo und reservieren in vivo Tests für eine begrenzte Anzahl von sehr vielversprechenden Wirkstoffen.