Pharmacomicrobiomics-driven targeted drug delivery for precision microbiome modulation.

چکیده اصلی

BACKGROUND: The human microbiome can actively influence how drugs are handled and processed in our body. More knowledge of host-microbiome-drug interactions has shifted drug delivery from current approaches to precision therapeutics. OBJECTIVES: The review is to evaluate various targeted strategies and mechanisms of drug delivery systems (DDS) driven by pharmacomicrobiomics. Moreover, the pharmacomicrobiomics-based DDS will also be discussed in terms of their therapeutic applications, translation, and new technologies for microbiome precision. METHODS: Assessment on the latest development on microbiome-drug interactions and microbiome-based drug delivery strategies, including microbial enzyme activated prodrugs, nano- and micro-particle systems, probiotics, prebiotics, postbiotics, bacteriophages, genetically modified microorganisms, smart materials, and niche-selective delivery systems. The researchers also investigated clinical evidence, security, regulatory issues, Pharmacoeconomics and new emerging multi-omics and AI based strategies. RESULTS: Microbiome-targeted DDS enable localized drug activation, site-specific delivery, and reduced systemic exposure. Enzyme-responsive systems achieved up to a 3-fold increase in local drug concentration, while SER-109 (VOWST) reduced CDI recurrence to 12% versus 40% with placebo at 8 weeks. FMT combined with pembrolizumab achieved objective responses in 40% (6/15) of previously non-responsive melanoma patients. Engineered microbial therapeutics, including SYNB1618 and AG013, further demonstrate the growing translational potential of programmable microbiome-based therapies. CONCLUSION: Pharmacymicrobiomics-driven drug delivery systems (DDS) represent an innovative approach to precision therapeutics utilizing microbes. However, challenges such as individual microbiome variability, unvalidated biomarkers, safety concerns, intricate regulatory hurdles, and inconsistent translational outcomes from preclinical studies persist. A comprehensive integration of omics data and interdisciplinary collaboration is essential to enhance the predictability of microbiome therapies. Future efforts should focus on microbiome profiling, validating mechanism-based biomarkers, scalable manufacturing, and conducting clinical studies to define patient selection, ensure therapeutic consistency, and confirm long-term benefits.

ترجمه فارسی چکیده

مقدمه: میکروبیوم انسان می‌تواند به طور فعال بر نحوه هندلینگ و پردازش داروها در بدن تأثیر بگذارد. دانش بیشتر در مورد تعاملات میزبان-میکروبیوم-دارو، دارورسانی را از رویکردهای فعلی به سمت درمان‌های دقیق تغییر داده است. اهداف: این مرور ارزیابی استراتژی‌ها و مکانیسم‌های مختلف سیستم‌های دارورسانی (DDS) مبتنی بر فارماکومیکروبیومیکس است. همچنین، DDSهای مبتنی بر فارماکومیکروبیومیکس از نظر کاربردهای درمانی، ترجمه و تکنولوژی‌های جدید برای تنظیم دقیق میکروبیوم بررسی می‌شوند. روش‌ها: ارزیابی توسعه‌های جدید در مورد تعاملات میکروبیوم-دارو و استراتژی‌های دارورسانی مبتنی بر میکروبیوم، شامل پروداروهای فعال‌شونده توسط آنزیم میکروبی، سیستم‌های نانو و میکروذره، پروبیوتیک‌ها، پرای‌بیوتیک‌ها، پست‌بیوتیک‌ها، باکتری‌فاج‌ها، میکروارگانیسم‌های مهندسی ژنتیکی، مواد هوشمند و سیستم‌های دارورسانی انتخابی محیطی. محققان همچنین شواهد بالینی، مسائل ایمنی، مسائل نظارتی، اقتصاد دارویی و استراتژی‌های چند-اومیکس و مبتنی بر هوش مصنوعی را بررسی کرده‌اند. نتایج: DDSهای هدفمند میکروبیوم، فعال‌سازی داروی محلی، دارورسانی مکان‌محور و کاهش مواجهه سیستمیک را ممکن می‌سازند. سیستم‌های حساس به آنزیم تا ۳ برابر افزایش در غلظت داروی محلی ایجاد کردند، در حالی که SER-109 (VOWST) تکرار عفونت کولیت باکتریایی (CDI) را به ۱۲٪ در مقابل ۴۰٪ با داروی شبه‌درمانی در ۸ هفته کاهش داد. FMT در کنار پمبرولیزوماب پاسخ‌های هدفمند را در ۴۰٪ (۶/۱۵) از بیماران مولانوما که قبلاً پاسخ نداده بودند ایجاد کرد. دارای‌های درمانی مهندسی شده، از جمله SYNB1618 و AG013، پتانسیل ترجمه‌ای در حال رشد داروهای مبتنی بر میکروبیوم قابل برنامه‌ریزی را نشان می‌دهند. نتیجه‌گیری: سیستم‌های دارورسانی مبتنی بر فارماکومیکروبیومیکس رویکرد نوآورانه‌ای برای درمان‌های دقیق با استفاده از میکروارگانیسم‌ها هستند. با این حال، چالش‌هایی مانند متغیر بودن میکروبیوم فردی، نشانگرهای بیومارکر غیرتاییدشده، نگرانی‌های ایمنی، موانع نظارتی پیچیده و نتایج ترجمه‌ای ناهمگون از مطالعات پیش‌بالینی باقی مانده‌اند. یک ادغام جامع داده‌های اومیکس و همکاری بین‌رشته‌ای برای افزایش پیش‌بینی‌پذیری درمان‌های میکروبیوم ضروری است. تلاش‌های آینده باید بر پروفایل‌سازی میکروبیوم، تایید نشانگرهای مبتنی بر مکانیسم، تولید مقیاس‌پذیر و انجام مطالعات بالینی برای تعریف انتخاب بیمار، تضمین ثبات درمانی و تأیید مزایای بلندمدت تمرکز کند.

متن کامل اصلی