Science >> Wetenschap >  >> Biologie

Nieuwe drievoudige medicijncombinatie effectief tegen antibioticaresistente bacteriën

Grafische samenvatting. Credit:Techniek (2024). DOI:10.1016/j.eng.2024.02.010

Wetenschappers van het Ineos Oxford Institute (IOI) hebben een nieuwe potentiële combinatietherapie gevonden om antimicrobiële resistentie (AMR) te bestrijden door zich te richten op twee belangrijke bacteriële enzymen die betrokken zijn bij resistentie. De studie, "De drievoudige combinatie van Meropenem, Avibactam en een Metallo-β-Lactamase-remmer optimaliseert de antibacteriële dekking tegen verschillende β-Lactamase-producenten", is gepubliceerd in Engineering .



Meropenem is een cruciaal antibioticum dat wordt gebruikt voor de behandeling van ernstige multiresistente infecties zoals sepsis, wanneer andere antibiotica zoals penicilline hebben gefaald. Dit laatste redmiddel wordt echter steeds minder effectief bij de behandeling van infecties als gevolg van antimicrobiële resistentie (AMR).

Eén effectieve strategie om de activiteit van het antibioticum te herstellen is het gebruik van een combinatietherapie om bacteriële resistentiemechanismen tegen te gaan. Een combinatiebehandeling met antibiotica omvat een antibioticum en een remmer. De remmer voorkomt dat bacteriële enzymen zoals metallo-β-lactamasen (MBL's) en serine-β-lactamasen (SBL's) het antibioticum afbreken voordat het het gewenste effect heeft om de infectie te behandelen.

Het onderzoek tot nu toe heeft zich grotendeels gericht op de ontwikkeling van SBL-remmers en deze worden nu op grote schaal gebruikt in klinieken en ziekenhuizen. Wetenschappers van het IOI ontwikkelen nieuwe MBL-remmers voor gebruik in combinatietherapieën.

In deze nieuwe studie werd gekeken naar een combinatie van drie geneesmiddelen:het β-lactam-antibioticum meropenem, een nieuw ontwikkelde MBL-remmer genaamd indol-2-carboxylaat 58 (InC58), en een SBL-remmer genaamd avibactam (AVI).

"Deze studie bouwt voort op ons eerdere werk om breedspectrum metallo-β-lactamaseremmers te ontwikkelen. Hier hebben we meerdere resistentiemechanismen tegelijkertijd met groot succes bestreden, en dit is een geweldig voorbeeld van hoe chemie- en microbiologische teams kunnen samenwerken om nieuwe potentiële therapieën te ontwikkelen. Dit combinatietherapie werkt heel goed in het laboratorium en de volgende uitdaging zal zijn om aan te tonen dat dit werkt in infectiemodellen en uiteindelijk in een ziekenhuisomgeving", zegt dr. Alistair Farley, wetenschappelijk hoofd van IOI en co-auteur van het onderzoek.

In ziekenhuizen is het moeilijk om te bepalen of een bacteriestam die een infectie veroorzaakt, SBL's of MBL's produceert, of dat deze beide resistentiemechanismen herbergt. Dit is de eerste studie waarin de combinatie van een carbapenem-antibioticum met twee remmers wordt onderzocht die zich afzonderlijk op SBL's en MBL's richten.

Credit:Universiteit van Oxford

Het team testte de effectiviteit van de combinatie van alle drie de verbindingen, vergeleken met een combinatie van meropenem met alleen InC58 of AVI, op 51 stammen van meropenem-resistente bacteriën.

Onderzoekers vergeleken de minimale remmende concentratie (MIC) van de verschillende medicijncombinaties. De MIC is de laagste concentratie van een medicijn die de zichtbare groei van een bacteriestam kan voorkomen. Een antibioticum met een lage MIC-waarde is effectiever dan een antibioticum met een hoge MIC. De MIC50 wordt gedefinieerd als de MIC-waarde die de groei van minimaal 50% van de bacteriekolonies remt.

Uit het onderzoek bleek dat de combinatie van drie geneesmiddelen effectiever was in het stoppen van de groei van bacteriën in het laboratorium dan de combinaties van twee geneesmiddelen. De combinatie van meropenem met InC58 en AVI in een concentratie van 4 mg/L verlaagde de MIC50 tegen alle geteste bacteriële isolaten tot 0,5 mg/l. Dit was 64 keer lager dan de MIC50 van meropenem gecombineerd met alleen AVI (32 mg/l) en vier keer lager dan de MIC50 van meropenem gecombineerd met InC58 alleen (2 mg/l). Dit toont een breed spectrum aan antibacteriële activiteit aan tegen verschillende stammen van MBL- en SBL-producerende bacteriën.

Er werd genetische analyse uitgevoerd op de bacteriële mutanten die resistentie vertoonden tegen de effecten van de nieuwe combinatie InC58 en meropenem. Resistentie was gecorreleerd met mutaties in twee genen die geassocieerd zijn met veranderingen in porinen (kanalen op het bacteriële buitenmembraan) en koperpermeabiliteit in bacteriën. Deze informatie helpt wetenschappers te begrijpen hoe resistentie tegen nieuwe medicijncombinaties, waaronder MBL-remmers zoals InC58, zich in de toekomst zou kunnen ontwikkelen.

Deze bevindingen suggereren een potentiële nieuwe combinatietherapie voor meropenem-resistente infecties, en hoewel dit in het laboratorium heel goed werkt, is verdere ontwikkeling nodig om aan te tonen dat dit ook effectief kan zijn in een ziekenhuisomgeving.

De bevindingen bieden een maatstaf voor de activiteit van één enkel ideaal molecuul dat bacteriële resistentiemechanismen kan omzeilen. Dergelijke nieuwe behandelingen zouden de antibacteriële activiteit van carbapenems en mogelijk andere β-lactam-antibiotica aanzienlijk kunnen vergroten.

Meer informatie: Zhuoren Ling et al, De drievoudige combinatie van Meropenem, Avibactam en een Metallo-β-Lactamase-remmer optimaliseert de antibacteriële dekking tegen verschillende β-Lactamase-producenten, Techniek (2024). DOI:10.1016/j.eng.2024.02.010

Aangeboden door Universiteit van Oxford