View
218
Download
1
Category
Preview:
Citation preview
Dirençli Bakteri EnfeksiyonlarındaYeni Yaklaşımlar
M.U. HasdemirMarmara Üniversitesi Tıp Fakültesi
YeniModeller YeniMoleküller
AKG 1‐3 Nisan 2016, Askeri Müze, İstanbul
ProblemBakterilerimiz
CREDirençliPnömok
ok
Cdif.
MRSA
MDR Acineto.
XDR Mtb.
Dirençveyayılımınıntemelmekanizmaları
• Mutasyon• Rekombinasyon
• Hareketligenetikelementler– ISvetranspozonlar
• Konjugasyon• Transformasyon• Transdüksiyon
Direnç Mekanizmaları
1.Efluks
2a Modifikasyon enzimleri 2b
İnaktivasyonenzimleri
3.Hedefte değişim
Biofilm, Permeabilite
DirencinYayılımı
Vertikal transfer Horizontal transfer
E. coli (A)
E. coli (A)
E. coli (A)
E. coli (B) P. aeruginosa
K. pneumoniae
DirencinHorizontal Transferi
Transformasyon
Transdüksiyon
Konjugasyon
Direnç genlerinin horizontalyayılımı
Toprak bakterileri arasında insan patojenleriarasında görüldüğü kadar horizontal gen transferigörülmüyor.
KJ Forsberg, Nature, 2014
Tedavi:Yeni Yaklaşımlar
1 •Nanoteknoloji, NPs
2 •Konak hücre hedefli tedavi
3 •Efluks, QS, FimH inhibitörleri
4 •Neoglikozidler
5 •Peptidomimetikler
6 •Faj Terapisi
7 •Doğal Bileşikler
8 •Kombine tedavi, EK önlemleri
9 •Fekal Transplantasyon
Tedavi:Yeni Yaklaşımlar
10•Probiyotikler
11•Virülans faktörlerineyönelik yaklaşımlar
Tedavi:Yeni Yaklaşımlar
1 •Tüm genom dizileme
2 •Biyosensörler
3 •Proteomik yaklaşımlar
4 •Nanoteknoloji
Tanı:Yeni Yaklaşımlar
Nanoteknoloji‘Bilinen moleküllere
yeni atomvemoleküller
ekleyerek onlaraolağanüstüelektronik ve
manyetik özelliklerkazandırır ’
Nanotechnology Solutions to combat superbugs 2013, Nano Academy
Nanoteknoloji
Nanotechnology solutions to combat superbugs, 2013 Nano Academy
•Henüz direnç yok• İlaçların raf ömürlerinin uzaması•Hedefe özgü aktivite• İlacın lipofilik karakterinde azalma,sudaerimesinde artış•Maliyet etkin•Toksisite düşük• Zamana bağlı ilaç salınımı
Nanoteknoloji:Tedavi
LL Jiang, Inflamm Res 2012/ S Tin, Int J Bio Sci 2009/ AM Fayaz, Nanomedicine 2010/ H Gu, Nano Lett 2008EM Hetrick, ACS Nano 2008/ AJ Friedman, Virulence 2011/ NG Durmus, AdvHealthcare Mater 2013.
•Nano‐hidroksipatit,Vankomisinin hedefe taşınması
•ChitosanNPs+sulfametoksazol,sinerjiP.aeruginosa
•AgNPs +Sefaperazon aktivitesinde artış•AuNPs +Vankomisin
•NOsalan NPs:P.aeruginosa,K.pneumoniae•MRSAbiyofilmine etkin demir oksid NPs(SPION)
KonakHücreHedefli Tedavi Yaklaşımları
• C. burnetii, L. pneumophila, B. abortus, R. conorii• THP‐1 hücre dizileri enfekte ediliyor• 640’dan fazla FDA onaylı antibiyotik olmayan bileşikdeneniyor.
Hedef bölgeler; •G protein ilişkili reseptörler•Hücre içi kalsiyum sinyalizasyonu•Membran kolesterol dağılımı
DM Czyz, et al. Host directed antimicrobial drugs …2014; 5: e01534‐14
Bileşik Özellik Cb Lp Ba Rc EtkiTrifluoperazine Antipsikotik X X X GPCRs/CaLomerizine Antimigren X X X CaBepridil Antianjin X X X CaLoperamide Antidiyarel X X X GPCRs/CaNisoldipine Antihipertansif X X X GPCRs/CaClemastine Antihistaminik X X X GPCRs/CaOrphenadrine Antispazmodik X X GPCRsDesloratadine Antihistaminik X X GPCRs
DM Czyz, et al. Host directed antimicrobial drugs …2014; 5: e01534‐14
Hücredeki fizyolojik, fizikokimyasal değişikliklerpatojenin üremesini inhibe ediyor
Tedavi:Doğal BileşiklerSınıf Örnek bileşik Spektrum Mekanizma?
Kateşin Epigallocatechine gallate
Gr+ ve ‐ HM
Alkoloid Piperin Gr+ Efluks inhibisyonuFenolik Reveratol Antifungal HM proteinleriTanninler Tannik asit S. aureus, B.
cereus, L. monocytogenes, S. enterica, C. jejuni
Mikrobiyal adezin vehücre transport protein inaktivasyonu
Kumarin Novobiyosin Gr+, H. influenzae, N. meningitidis
DNA giraz inhibitörü
Fekal Transplantasyon
‘Theinfusionofdonorfeceswassignificantlymoreeffectiveforthetreatmentof
recurrentC.difficileinfectionthantheuseofvancomycin’
Ev Nood, et al. Duodenal infusion of donor feces for recurrent Clostridium difficile. NEJM, 2013; 368:407‐15
Peptidomimetikler
• Prokaryotik membrana seçici toksisite• DNAile interfereolma?Dezavantaj• Proteolize aşırı duyarlı• Tedavi için ihtiyaç duyulan dozunyüksekliği (toksisite)
• Üretim maliyeti
PeptidomimetiklerProteolize dirençli peptidlerLys‐Leu /klotho (KL)– (KLAKLAK)2• K.pneumoniae 75ug/mL• Fungisidal aktiviteBrilacidin• S.aureus,E.faecium ve E.coli FazIIPolyphor
• P. aeruginosa
FimH inhibitörleriÜropatojenik E.coliTip1pili,FimH – Mannoz reseptörleriFimH inhibitörleriMannozid türevleri /a‐D‐mannoz rezidüleri
Cusumano ve ark.,altı FimH inhibitörü deniyor
GS Tillotson, F1000Prime Rep 2013 / CK Cusumano, Sci Transl Med 2011
Pilus‐denetimli biyofilm oluşumu önleniyorSXTetkinliği artıyor
QSYaklaşımlarıPseudomonasaeruginosa• Genekspresyonunun koordine eden kimyasal
sinyalizasyon molekülleri – N‐AHL,AIP• MultipleVirulenceFactorRegulator(MvfR)• Antranilik asit türevleriYeni ilaç hedefleriAHL‐ degradeeden enzimlerMvfR regülonunun farmakolojik inhibisyonufarelerde P.aeruginosa virulansını belirginazaltıyor
GS Tillotson, F1000Prime Rep 2013 / B Lesic, PLoS Pathog 2007/ VC Kalia, Biotechnology Advances 2013
Efluks inhibitörleri
• Verapamil(Memeli hücrelerinde)• Rezerpin• 5’‐methoxyhydnocarpine• Phenylalanyl‐arginyl‐β‐naphthylamide (PAβN)• 1‐(naphthylmethyl)‐piperazine (NMP)
M Askoura, 2011 / GP Tegos 2011 / O Lomovskaya 2001
Efluks inhibitörleri
• Pharmacophore generationof2_substitutedbenzothiazoles asAdeABC effluxpumpinhibitorsinA.baumannii
SARandQSAREnvironmantal Research,2014
• Bindingsitefeatyre descriptionof2‐substitutedbenzothiazoles aspotentialAcrAB‐TolC effluxpumpinhibitorsinE.coli
SARandQSAREnvironmantal Research,2015;26:853‐71
Faj tedavisi
Twort 1915,d’Herelle 1917Faj ve faj profilaksisiDoğu Avrupa’da klinik uygulamadaEsas olarak litik fajlar
P.aruginosa enfeksiyonlarının fajla tedavsiSüpüratif enfeksiyonlarİYE
J Soothill / S Kim Appl Environ Microbiol 2012 / JM Budzik, J Bacteriol 2004 / ME Zegans, J Bacteriol 2009
Faj tedavisi
Genetik olarak modifiye edilmiş fajlar• Filamentöz fajlar• Bakteri lizisine yol açmadığından endoksin
denetimli patolojiyi engeller• DMS3lizojenik fazla enfekte P.aeruginosa
PA14kökeninde biyofilm oluşumuengelleniyor
• PA1Ø fajla egfeksiyon
J Soothill / S Kim Appl Environ Microbiol 2012 / JM Budzik, J Bacteriol 2004 / ME Zegans, J Bacteriol 2009
Neoglikozidler
• AAC‐toleran aminoglikozid – Plazomicin(Achaogen,US)
• ESBL/karbapenemaz üretenEnterobacteriaceae
GTAdirençli izolatlardaPlazomicin etkinliği
MIC90 1ug/mLMIC50 2ug/mL
SASPjectPhico Therapeutics‐UKSmallacid‐solublespor proteini ‐ SASPHedef bakteri DNA’sı SASP’ın letal enjeksiyonuMRSAintra‐nazal dekolonizasyon – Faz ItamamlandıP.aeruginosa,E.coli,K.pneumoniae
Direnç Tanımlamada YeniYaklaşımlar
Nanoteknoloji:Direnç Saptama
B Lam, Nat Commun. 2001/YH Nguyen, Scientific Reports/A Engstrom, PlosOne, 2013.
SCC(Solution‐basedcircuitchip)• İYEetkeni duyarlı ve dirençli E.coli’leri ayırteder
Mikrosensör +peptid nükleik asitNanoELIwell•MDR‐TbtanısıPadlockproblar +manyetik nanoparçacıklar•Rifampsin dirençli Tbtanısı
Nanoteknoloji:Direnç Saptama
Fan Z. Chemistry, 2013/ MS Mannoor, Nat Commun/CA Strassert, Chem Int Ed 2009/G Longo, Nature Nanotechnology 2009
•Demir‐manyetik korlu altın plazmonik kaplınanopartikül
•Grafen+Odoranin‐HP peptid bazlı nanosensör
•Nanokristal +Yeşil floresan boya
•Nanomekanik tanımlama
Biyosensörler:Çevre /GıdamaddelerininAntibakteriyel kontaminasyonu
Reder‐Christ K, Bendas G. Biosensor applications in the field of antibiotic (2011)
Direnç Saptama:Proteomik yöntemler
Çoklu sistemlerde direncin kantitatif araştırılması
Yüksek çözünürlüklü proteomikler• Jel‐bazlı metodlar• Jelsiz metodlar•Hedefe yönelik metodlar
AJ Park, FEMS Microbiology Reviews 2015
Direnç tanımlama:Dizileme
Patojengenomudizileme
EMRSA‐15 alt klonuyayılımı
Projenitörklona göredört kat hızlıüreme
MTG Holden, et al. Genome Research 2013; 23: 653‐64
Alanlar
• İlaç geliştirmek• Gereksiz antibiyotik kullanımını azaltmak• Enfeksiyon kontrolunu güçlendirmek• Çok daha hızlı tanı yöntemleri geliştirmek
• Direnç gelişim dinamiklerini daha iyi anlamak
Persistenceofsulphonamide resistance…..UKdespitenationalrestriciton inprescription
• 1991 sulfonamid reçetesi 320000 % 39,7
• 1999 7000 % 46
• sulI, sulII Dihidropteorat sentaz formarı kodlarlar
• sulII’ye bağlı direnç 1991 %26,7
1999 %36,5
VI Enne, DM Livermore, et al. Lancet 2001; 357: 1325‐28
Yorum
1• Duyarlıların hakim olması için daha zamana ihtiyaçolması
2• Telafi edici mutasyonlarla dirençli bakterilerinduyarlılar kadar fitness olması
3• İnsan dışı sülfanamid kullanımı
4• Sulfonamid direnç genlerinin diğer direnç genleriile birlikte taşınması
VI Enne, DM Livermore, et al. Lancet 2001; 357: 1325‐28
Antibiyotik direnci ‐ Bakteriyel ‘Fitness’
JL Martinez et al. Proc R Soc B 2009; 276: 2521‐30.
• Antibiyotik yok ‐ duyarlı popülasyon hakimolurBazı direnç mutasyonlarında ise• Antibiyotik olmasa dadirençliler dominant• Hatta telafi edici mutasyonlarla ‘fitness’larınıarttırarak duyarlıların seviyesine getirebilirler
Sonuç, Budirençli mutantlar antibiyotikyokluğunda daduyarlılara üstünlük
sağlamış olurlar
Fitnesscost‐ Direnç İlişkisi‘sulII geninin çokludirenç plazmidi ile
taşındığını bulmamız, diğer antibioytiklerin
kullanımınınsulfonamid
reçetelenmesindekikısıtlamaya rağmen
dirence yol açabileceğigörüşümüzü
desteklemektedir’
VI Enne, DM Livermore, et al. Lancet 2001; 357: 1325‐28
Direnci Tersine ÇevirmekMümkünmü?1.Gerçek;Antibiyotik kullanımını sınırlamayladirenç kolayca yok olmuyor2.Gerçek;Kombine (Ab+SDM inhibitörü)ilaçlariçin debu geçerli• İnhibitör dirençli bakterinin avantajını
nötralize eder• Ama dirence karşı bir seleksiyon yapmaz
M Baym, Science 2016
‘Çok ve yanlış antibiyotik kullanımı’‘İnsan‐dışı antibiyotik kullanımı’
?
Dirençli organizmaların seçilimi‘Darwinian’ Evrim Teorisinin mükemmel bir
örneği
Direncin seçici avantajının üstesinden gelecek bir strateji gerekli
Çoklu İlaç Stratejisi• Tek ilaç kullanımı ile herzaman direncin
seçici avantajı söz konusu
M Baym, Science 2016
SPESİFİK İLAÇ KOMBİNASYONLARI
A ilacı B’nin etkisini kısmen süprese edebilir
A’ya direnç mutasyonu B’nin etkin olmasını sağlar
Sonuç;Direnç mutasyonu bir dezavantajhaline geldi
A1
A2
Mutasyon
1‐İlaçetkileşimleri
2‐İlaçetkileşimleri
A1
A2
Mutasyon
A1
SİNERJİ
A2
Sonuç• Eldeki antibiyotiklerimizi daha etkin kullanmaküzere deçalışmalar yapmak
• Direnç determinantlarının ve dinamiklerinin dahaiyi bilmek
• Hızlı direnç tanı yöntemleri geliştirmek• Mikrobiyotayı korumka• Patojen ve hastabazlı yaklaşımlar geliştirmek• Tedavi süresinin kısaltılması için çalışmalaryapmak
• İlaç geliştirmek üzere kamu‐özel sektör işbirliği
Teşekkürler
Recommended