새로운 항생제 테스트를 위한 새로운 고처리량 생체 외 난소 피부 상처 모델

피부 감염은 전 세계적으로 중요한 문제이며 전 세계 의료 서비스 제공자에게 막대한 경제적 비용이 발생합니다. 병원균에 의한 다제 내성 및 생물막 형성의 발달은 치유되지 않는 상처 ^1,2,3,4의 유병률에 중요한 역할을합니다. 그 결과, 피부 및 연조직 감염은 장기 입원 및 후속^재입원의 가장 일반적인 이유 중 하나입니다5. 상처 치유의 지연은 환자와 의료 제공자 모두에게 비용이 많이 들며, 일부 추정치는 미국에서 매년 약 650 만 명의 환자가 영향을 받는다고 제안합니다. 영국에서는 피부 감염 및 관련 합병증으로 인해 매년 약 75,000 명이 사망합니다 ^2,4,6.

황색포도상구균(S. aureus)은 환자의 상처 ^2,7에서 자주 분리되는 강력한 상처 병원체입니다. 다제 내성의 출현률은 2000 년대에 급격히 증가했습니다. 이 기간 동안 급성 세균성 피부 및 피부 구조 감염의 약 60%가 메티실린 내성 S. 아우레우스¹에 대해 배양 양성이었습니다. 지난 2 년 동안 포도상 구균 및 실제로 다른 병원균 중 다제 내성 균주의 수가 증가함에 따라 내성을 극복 할 수있는 새로운 작용 방식을 가진 항생제의 신속한 개발이 시급히 필요함을 나타냅니다.

그러나 2000년대 초반부터 항생제 발견 프로그램은 개발 시간이 길어지고 성공률이 낮아져 미국에서 임상 시험에 진입한 새로운 항생제의 17%만이^{시장 승인을 획득}했습니다8. 이는 신종 항생제의 시험관 내 테스트 결과와 임상 결과 간의 차이를 시사합니다. 이러한 불균형은 주로 생체 내 감염 중 및 시험관 내 전임상 단계에서 항생제의 효능을 테스트 할 때 기존의 미생물 학적 방법 동안 박테리아 생리학의 차이 때문이라고 주장 할 수 있습니다. 따라서 항생제 발견 프로그램의 성공률을 높이기 위해 감염 중 박테리아 생리학을보다 잘 대표하는 새로운 실험실 방법이 필요합니다.

피부 감염을 연구하기 위한 현재의 방법은 살아있는 동물(예를 들어, 마우스), 생체외 피부 모델(예를 들어, 돼지), 및 3D 조직-조작된 피부 모델(예를 들어, 인간)에 대한 연구를 포함한다9,10,11,12. 살아있는 동물에 대한 연구는 엄격하게 규제되며 처리량이 상대적으로 낮습니다. 동물 모델에서 상처와 감염은 동물에게 심각한 고통을 유발하고 윤리적 문제를 제기합니다. 생체 외 또는 조직 공학적 인간 피부 모델은 윤리적 승인, 지역 및 글로벌 법률 (인체 조직법, 헬싱키 선언) 준수가 필요하며 조직 획득에 어려움이 있으며 일부 요청은^13,14를 이행하는 데 수년이 걸립니다. 두 모델 유형 모두 노동 집약적이며 실험적 성공을 보장하기 위해 상당한 전문 지식이 필요합니다. 일부 현재의 생체 외 피부 감염 모델은 감염을 가능하게 하기 위해 상처 베드에 사전 접종된 디스크와 첨가제가 필요합니다. 이러한 모델은 매우 유용하지만 첨가제가 영양 공급원으로서 상처 침대의 활용을 제한하기 때문에 감염 과정에 한계가 있습니다^10,15,16,17. 이 연구에서 설명된 모델은 상처 베드에 첨가제를 사용하지 않으므로 감염 병리 및 생존 가능한 세포 수가 상처 베드를 유일한 영양 공급원으로 직접 활용한 결과입니다.

새로운 실험실 방법의 필요성을 감안할 때, 새로운 항생제의 효능을 평가하는 데 사용하기 위한 피부 감염의 새로운 고처리량 생체 외 난소 모델이 개발되었습니다. 피부 감염 연구는 높은 비용, 윤리적 문제 및 전체 그림을 보여주지 않는 모델^20,21과 같은 많은 문제에 직면해 있습니다. 생체 외 모델과 3D 체외이식편 모델을 사용하면 질병 과정을 더 잘 시각화할 수 있으며 치료가 임상적으로 더 관련성이 높은 모델에서 미칠 수 있는 영향을 확인할 수 있습니다. 여기에서, 신규한 양 피부 모델의 설정이 설명되며, 이는 간단하고 재현 가능하며 임상적으로 관련이 있고 높은 처리량을 갖는다. 난소 피부는 생체내에서 감염에 대한 반응을 모델링하기 위해 일반적으로 사용되는 대형 포유동물 중 하나인 양으로 선택되었다. 또한 도축장에서 쉽게 구할 수 있어 연구를 위한 피부를 안정적으로 공급할 수 있으며 시체에 화상이 없어 좋은 조직 품질을 보장합니다. 이 연구는 S. 아우 레 우스를 모범 병원체로 사용했습니다. 그러나이 모델은 다른 미생물과 잘 작동합니다.