Antimicrobial Agents and Chemotherapy

Colistin, administered as its inactive prodrug colistin methanesulfonate (CMS), is often used in multidrug-resistant Gram-negative pulmonary infections. The CMS and colistin pharmacokinetics in plasma and epithelial lining fluid (ELF) following intravenous and pulmonary dosing have not been evaluated in a large-animal model with pulmonary architecture similar to that of humans. Six merino sheep (34 to 43 kg body weight) received an intravenous or pulmonary dose of 4 to 8 mg/kg CMS (sodium) or 2 to 3 mg/kg colistin (sulfate) in a 4-way crossover study. Pulmonary dosing was achieved via jet nebulization through an endotracheal tube cuff. CMS and colistin were quantified in plasma and bronchoalveolar lavage fluid (BALF) samples by high-performance liquid chromatography (HPLC). ELF concentrations were calculated via the urea method. CMS and colistin were comodeled in S-ADAPT. Following intravenous CMS or colistin administration, no concentrations were quantifiable in BALF samples. Elimination clearance was 1.97 liters/h (4% interindividual variability) for CMS (other than conversion to colistin) and 1.08 liters/h (25%) for colistin. On average, 18% of a CMS dose was converted to colistin. Following pulmonary delivery, colistin was not quantifiable in plasma and CMS was detected in only one sheep. Average ELF concentrations (standard deviations [SD]) of formed colistin were 400 (243), 384 (187), and 184 (190) mg/liter at 1, 4, and 24 h after pulmonary CMS administration. The population pharmacokinetic model described well CMS and colistin in plasma and ELF following intravenous and pulmonary administration. Pulmonary dosing provided high ELF and low plasma colistin concentrations, representing a substantial targeting advantage over intravenous administration. Predictions from the pharmacokinetic model indicate that sheep are an advantageous model for translational research.

ELQ-300 is a preclinical candidate that targets the liver and blood stages of Plasmodium falciparum , as well as the forms that are crucial to transmission of disease: gametocytes, zygotes, and ookinetes. A significant obstacle to the clinical development of ELQ-300 is related to its physicochemical properties. Its relatively poor aqueous solubility and high crystallinity limit absorption to the degree that only low blood concentrations can be achieved following oral dosing. While these low blood concentrations are sufficient for therapy, the levels are too low to establish an acceptable safety margin required by regulatory agencies for clinical development. One way to address the challenging physicochemical properties of ELQ-300 is through the development of prodrugs. Here, we profile ELQ-337, a bioreversible O-linked carbonate ester prodrug of the parent molecule. At the molar equivalent dose of 3 mg/kg of body weight, the delivery of ELQ-300 from ELQ-337 is enhanced by 3- to 4-fold, reaching a maximum concentration of drug in serum ( C _max ) of 5.9 μM by 6 h after oral administration, and unlike ELQ-300 at any dose, ELQ-337 provides single-dose cures of patent malaria infections in mice at low-single-digit milligram per kilogram doses. Our findings show that the prodrug strategy represents a viable approach to overcome the physicochemical limitations of ELQ-300 to deliver the active drug to the bloodstream at concentrations sufficient for safety and toxicology studies, as well as achieving single-dose cures.

ARG-ANNOT (Chú Thích Gene Kháng Kháng Sinh) là một công cụ tin sinh học mới được phát triển để phát hiện các gene kháng kháng sinh (AR) đã biết và tiềm tàng mới trong bộ gen của vi khuẩn. ARG-ANNOT sử dụng một chương trình BLAST cục bộ trong phần mềm Bio-Edit cho phép người dùng phân tích các chuỗi mà không cần giao diện Web. Tất cả các yếu tố di truyền AR đã được thu thập từ các công trình đã công bố và các nguồn tài nguyên trực tuyến; các chuỗi nucleotide và protein đã được truy xuất từ cơ sở dữ liệu NCBI GenBank. Sau khi xây dựng một cơ sở dữ liệu bao gồm 1,689 gene kháng kháng sinh, phần mềm này đã được thử nghiệm một cách mù bằng cách sử dụng 100 chuỗi ngẫu nhiên được chọn từ cơ sở dữ liệu nhằm xác minh rằng độ nhạy và độ đặc hiệu đạt 100% ngay cả khi có các chuỗi phần. Đặc biệt, kết quả phân tích BLAST thu được bằng cách sử dụng chuỗi gene rmtF (một chuỗi gene enzyme biến đổi aminoglycoside mới không có trong cơ sở dữ liệu) làm truy vấn cho thấy công cụ này có khả năng liên kết chuỗi này với các chuỗi ngắn (17 đến 40 bp) tìm thấy trong các gene khác thuộc họ rmt với các giá trị E có ý nghĩa. Cuối cùng, việc phân tích 178 Acinetobacter baumannii và 20 Staphylococcus aureus cho phép phát hiện số lượng gene AR cao hơn đáng kể so với bộ phân tích gene Resfinder và 11 đột biến điểm trong các gene mục tiêu được biết đến có liên quan đến AR. Thời gian trung bình để phân tích một bộ gen là 3.35 ± 0.13 phút. Chúng tôi đã tạo ra một cơ sở dữ liệu ngắn gọn cho BLAST sử dụng giao diện Bio-Edit có thể phát hiện các yếu tố di truyền AR trong bộ gen của vi khuẩn và có thể nhanh chóng và dễ dàng khám phá các yếu tố di truyền AR mới tiềm tàng.

Peptit tổng hợp T-20 (enfuvirtide) đại diện cho loại thuốc kháng retrovirus mới đầu tiên cho thấy hiệu lực in vivo bằng cách nhắm vào một bước trong quá trình xâm nhập của virus. T-20 ức chế sự thay đổi cấu hình trong glycoprotein xuyên màng HIV-1 loại 1 (gp41) của virus HIV, sự thay đổi này là cần thiết cho sự hợp nhất giữa HIV-1 và màng tế bào mục tiêu. Giai đoạn thử nghiệm lâm sàng phase I đầu tiên của điều trị T-20 cho bệnh nhân nhiễm HIV đã cung cấp một cơ hội độc đáo để đánh giá sự xuất hiện của virus kháng thuốc in vivo đối với loại thuốc kháng retrovirus mới này. Tất cả bốn bệnh nhân được nhận một liều trung bình T-20 (30 mg hai lần mỗi ngày) đều có sự giảm đáng kể trong tải lượng virus huyết tương trong 10 ngày đầu nhưng có xu hướng tăng lên vào ngày thứ 14, cho thấy có sự chọn lọc cho virus kháng. Virus huyết tương được thu thập từ bệnh nhân tham gia vào tất cả các nhóm liều lượng trong thử nghiệm phase I T-20 đã được phân tích bằng phương pháp giải trình tự quần thể trước và sau điều trị. Mặc dù không có đột biến nào được phát hiện trong một chuỗi 3 axit amin rất bảo tồn (GIV) được biết là quan trọng cho sự hợp nhất tại cơ sở, sau 14 ngày điều trị, virus từ một bệnh nhân trong nhóm liều 30 mg (30-1) đã phát triển một đột biến trong motif này, cụ thể là sự thay thế axit aspartic (D) cho glycine (G) tại vị trí 36. Nhiều dòng env đã được thu nhận từ virus huyết tương của cả bốn bệnh nhân trong nhóm liều 30 mg. Phân tích chuỗi của 49 dòng thu được từ huyết tương của bệnh nhân 30-1 vào ngày thứ 14 cho thấy 25 dòng chứa đột biến G36D, trong khi 8 dòng chứa đột biến V38A. Các đột biến kép liên quan đến G36D và các chất khác trong miền HR1 cũng đã được xác định. Trong 5 trong số 49 dòng env, các đột biến khác liên quan đến các phần tử 32 (Q32R hoặc Q32H) và 39 (Q39R) đã được phát hiện kết hợp với G36D. Các chuỗi env đã được nhân bản từ virus huyết tương của chủ thể 30-3 cũng có các đột biến đơn trong chuỗi GIV (V38M và I37V) có thể phát hiện được sau khi điều trị bằng T-20. Virus huyết tương từ các chủ thể 30-2 và 30-4 không chứa những thay đổi trong chuỗi GIV. Để phân tích các thuộc tính kháng sinh sinh học của những đột biến này, chúng tôi đã phát triển một thử nghiệm xâm nhập HIV-1 một vòng mới sử dụng tế bào JC53BL, tế bào này thể hiện β-galactosidase và luciferase dưới sự kiểm soát của HIV-1 long terminal repeat. Các dòng env đầy đủ đã được thu nhận từ virus huyết tương của bệnh nhân 30-1 và 30-3 và được sử dụng để tạo ra các stock virus giả. Nồng độ ức chế 50% trung bình (IC ₅₀ ) cho các đột biến G36D và V38A (bệnh nhân 30-1) lần lượt là 2.3 μg/ml và 11.2 μg/ml, có sự tăng đáng kể 9.1- và 45 lần, so với loại hoang dã. IC ₅₀ cho đột biến V38 M (bệnh nhân 30-3) là 7.6 μg/ml, một sự tăng 8 lần so với loại hoang dã. Đột biến I37V dẫn đến một IC ₅₀ lớn gấp 3.2 lần so với loại hoang dã. Các Envs với các đột biến kép (Q32R cộng với G36D và Q32H cộng với G36D) thể hiện mức độ kháng tương tự như G36D một mình. Những phát hiện này cung cấp bằng chứng đầu tiên cho sự xuất hiện nhanh chóng của kháng lâm sàng đối với một loại thuốc ức chế xâm nhập HIV-1 mới và có thể có liên quan đến các chiến lược điều trị trong tương lai liên quan đến các tác nhân này.

Lĩnh vực khám phá thuốc kháng sinh và theo dõi các yếu tố kháng kháng sinh mới chưa khai thác đầy đủ sức mạnh của cuộc cách mạng về gen. Mặc dù bộ gen đầu tiên được giải mã của các sinh vật sống tự do là của vi khuẩn, nhưng vẫn còn rất ít công cụ sinh tin học chuyên biệt được phát triển để khai thác khối lượng dữ liệu gen ngày càng tăng liên quan đến các tác nhân gây bệnh. Đặc biệt, có rất ít công cụ để nghiên cứu di truyền và gen của kháng kháng sinh cùng với cách mà chúng ảnh hưởng đến quần thể vi khuẩn, sinh thái và lâm sàng. Chúng tôi đã bắt đầu phát triển các công cụ như vậy dưới hình thức Cơ sở dữ liệu Nghiên cứu Kháng thuốc Kháng sinh Toàn diện (CARD; http://arpcard.mcmaster.ca ). CARD tích hợp các dữ liệu phân tử và chuỗi khác nhau, cung cấp một nguyên tắc tổ chức độc đáo dưới hình thức Ontology Kháng kháng sinh (ARO), và có thể nhanh chóng xác định các gen kháng kháng sinh khả dĩ trong các chuỗi gen chưa được chú thích mới. Nền tảng độc đáo này cung cấp một công cụ tin học kết nối các lo ngại về kháng kháng sinh trong chăm sóc sức khỏe, nông nghiệp và môi trường.

Hiện nay, có hai hệ thống phân loại cho β-lactamase đang được sử dụng. Phân loại phân tử dựa vào chuỗi axit amin và chia β-lactamase thành các enzym lớp A, C và D sử dụng serine cho quá trình thủy phân β-lactam, và các metalloenzym lớp B cần ion kẽm hai hóa trị cho quá trình thủy phân cơ chất. Hệ thống phân loại chức năng được cập nhật trong tài liệu này dựa trên đề xuất năm 1995 của Bush và các cộng sự (K. Bush, G. A. Jacoby, và A. A. Medeiros, Antimicrob. Agents Chemother. 39:1211-1233, 1995). Hệ thống này xem xét các hồ sơ cơ chất và chất ức chế nhằm mục đích nhóm các enzym theo cách có thể liên quan đến kiểu hình của chúng trong các chủng cách ly lâm sàng. Các nhóm chính thường tương quan với phân loại phân tử cơ bản hơn. Hệ thống đã được cập nhật bao gồm nhóm 1 (lớp C) cephalosporinases; nhóm 2 (các lớp A và D) β-lactamase phổ rộng, chịu ức chế, và β-lactamase phổ mở rộng cùng với carbapenemases chứa serine; và nhóm 3 metallo-β-lactamases. Nhiều tiểu nhóm mới cho mỗi nhóm chính được mô tả, dựa trên các đặc điểm cụ thể của các enzym riêng lẻ. Một danh sách các thuộc tính cũng được đề xuất để mô tả một β-lactamase mới, bao gồm các thuộc tính vi sinh vật cần thiết, hồ sơ cơ chất và chất ức chế, cùng với dữ liệu chuỗi phân tử cung cấp đặc điểm đầy đủ cho một enzym thủy phân β-lactam mới.

The administration of doxycycline prior to bleomycin in mice attenuated pulmonary fibrosis. Bronchoalveolar neutrophil influx and gelatinase activity, but not caseinolytic activity, were attenuated by doxycycline. Established fibrosis was not affected by doxycycline. Thus, doxycycline might be useful for slowing down pulmonary fibrosis by biological activity other than antibacterial activity.

Linezolid là một loại tác nhân kháng khuẩn tiềm năng trong điều trị bệnh lao đa kháng thuốc (MDR-TB), nhưng việc sử dụng nó bị hạn chế do độc tính. Giám sát liều thuốc điều trị (TDM) có thể giúp giảm thiểu độc tính trong khi vẫn duy trì sự phơi nhiễm thuốc thích hợp. Việc lấy mẫu và theo dõi thông qua huyết tương thông thường có thể gặp trở ngại ở nhiều nơi trên thế giới do các vấn đề về logistics mà có thể giải quyết được bằng cách lấy mẫu máu khô (DBS). Mục tiêu của nghiên cứu này là phát triển và xác thức một phương pháp mới để TDM của linezolid ở các bệnh nhân MDR-TB bằng cách sử dụng lấy mẫu DBS. Mẫu huyết tương, DBS từ tĩnh mạch và DBS từ mao quản được thu thập đồng thời từ tám bệnh nhân đang nhận linezolid. Một phương pháp lấy mẫu DBS đã được phát triển và xác nhận lâm sàng bằng cách so sánh DBS với kết quả huyết tương sử dụng hồi quy Passing-Bablok và phân tích Bland-Altman. Nghiên cứu này cho thấy phân tích DBS là có thể tái sản xuất và ổn định. Độ chính xác và giá trị độ chính xác giữa các ngày và trong ngày từ ba lần xác nhận được trình bày dưới dạng độ lệch và hệ số biến thiên (CV) ít hơn 17.2% đối với giới hạn dưới của định lượng và ít hơn 7.8% đối với các mức khác. Phương pháp cho thấy khả năng thu hồi cao khoảng 95% và tác động ma trận thấp dưới 8.7%. Mẫu DBS ổn định ở 37°C trong 2 tháng và ở 50°C trong 1 tuần. Tỷ lệ nồng độ của linezolid trong mẫu DBS so với trong huyết tương là 1.2 (khoảng tin cậy 95% [CI], 1.12 đến 1.27). Sự phơi nhiễm linezolid được tính toán từ các nồng độ mẫu DBS và huyết tương cho thấy sự tương đồng tốt. Kết luận, phân tích DBS của linezolid là một công cụ đầy hứa hẹn để tối ưu hóa điều trị linezolid ở bệnh nhân MDR-TB. Quy trình lấy mẫu dễ dàng và độ ổn định của mẫu cao có thể thuận lợi cho TDM, thậm chí ở những nước kém phát triển có nguồn lực hạn chế và việc lấy mẫu huyết tương thông thường không khả thi.

Critically ill patients are characterized by substantial pathophysiological changes that alter the pharmacokinetics (PK) of hydrophilic antibiotics, including carbapenems. Meropenem is a key antibiotic for multidrug-resistant Gram-negative bacilli, and such pathophysiological alterations can worsen treatment outcomes.