Ny metod testad mot bakteriellt toxin i hjärnan
Bakteriell hjärnhinneinflammation kan orsaka allvarliga hjärnskador även när patienterna omedelbart får antibiotikabehandling. Forskare vid Karolinska Institutet har nu utvecklat små biologiska vesiklar som, i djurstudier, visat sig kunna binda bakterietoxiner, skydda nervceller, minska inflammation och fördröja sjukdomsförloppet. Resultaten har publicerats i den vetenskapliga tidskriften Journal of Extracellular Vesicles.
Hjärnhinneinflammation är en livshotande infektionssjukdom i centrala nervsystemet som orsakas av bakterien Streptococcus pneumoniae. Trots behandling med antibiotika och antiinflammatoriska läkemedel drabbas ungefär var tredje patient av långvariga neurologiska komplikationer. Enligt forskarna beror detta delvis på att det kan ta tid för antibiotika att nå hjärnan och att de inte neutraliserar pneumolysin, ett toxin som utsöndras av bakterierna och som bidrar till nervcellsskador och inflammation.
I den nya studien undersökte forskarna om extracellulära vesiklar, små membranomslutna partiklar som produceras naturligt av celler, kunde användas för att skydda hjärnan vid infektion. Vesiklarna modifierades på olika sätt, bland annat genom att en version utformades för att mer effektivt nå nervcellerna och dämpa allvarlig neuroinflammation. De testades sedan på nervceller och immunceller från hjärnan som odlats i laboratorium, samt i en preklinisk musmodell för hjärnhinneinflammation.
Extracellulära vesiklar som fungerar som lockbete
Försöken visade att alla typer av vesiklar kunde binda till och binda upp pneumolysin innan det skadade nervcellerna. De minskade dessutom bakteriernas förmåga att fästa vid nervcellerna och dämpade skadliga inflammatoriska signaler, både i cellbaserade försök och in vivo.
När de administrerades via blodomloppet kunde vesiklarna nå hjärnan hos infekterade möss. Behandlingen fördröjde uppkomsten av allvarlig sjukdom och ökade överlevnaden jämfört med obehandlade djur.
Den vesikelvariant som modifierats med RVG-peptider, vilka underlättar inriktningen mot nervceller i nervsystemet, och en IL-6-lockmolekyl för att selektivt hämma IL-6-transsignalering, uppvisade de starkaste neuroprotektiva och antiinflammatoriska effekterna både i hjärnan och i resten av kroppen.
– Våra resultat tyder på att de extracellulära vesiklarna fungerar som lockbete och fångar upp pneumolysinet innan toxinet hinner nå och skada nervcellerna. Det är viktigt att notera att samma biomaterial också verkar som en hämmare av allvarlig och skadlig inflammation, säger docent Federico Iovino, gruppledare vid institutionen för neurovetenskap vid Karolinska Institutet och studiens sista författare
Ytterligare studier krävs
Behandlingen har ännu inte testats i kombination med antibiotika, som utgör standardbehandlingen för patienterna. Forskarna betonar därför att det krävs ytterligare studier innan metoden kan utvärderas på människor.
– Vi hoppas att extracellulära vesiklar på sikt kan bli ett komplement till dagens behandlingar mot hjärnhinneinflammation, men det krävs mer forskning innan någon klinisk tillämpning kan övervägas, och det är just detta som mitt laboratorium arbetar med just nu, säger Federico Iovino.
– Dessa fantastiska resultat blev möjliga tack vare det utmärkta samarbetet som mitt laboratorium har etablerat med forskargrupperna ledda av biträdande professor Oscar P.B. Wiklander och professor Samir EL Andaloussi vid institutionen för laboratoriemedicin, Karolinska Institutet, fortsätter Federico Iovino.
Studien finansierades av Vetenskapsrådet, StratNeuro, Karolinska Institutet, Bjarne Ahlströms minnesfond, European Society for Clinical Microbiology and Infectious Diseases (ESCMID), Clas Groschinsky-stiftelsen, HKH Kronprinsessan Lovisas förening för barns hälsa, Karolinska Institutet, Magnus Bergvall-stiftelsen, Ålhén-stiftelsen, Wera Ekström-fonden för pediatrisk forskning, Jane och Dan Olsson-stiftelsen samt Tysta Skolan-stiftelsen.
Publikation
"Bioengineered Extracellular Vesicles Mitigate Neuroinflammation by Neutralizing Pneumolysin and Delaying Disease Onset in Experimental Pneumococcal Meningitis" Kristine Farmen, Doste R. Mamand, Miguel Tofiño-Vian, Georgia Yfanti, Xiuming Liang, Houze Zhou, Vicky W. Q. Hou, Samir El Andaloussi, Oscar P. B. Wiklander, Federico Iovino, Journal of Extracellular Vesicles, 11 september 2026, doi.org/10.1002/jev2.70369