Verslagen

Eindverslag

Samenvatting
Dit item is dichtgeklapt
Dit item is opengeklapt

Resistentie van micro-organismen tegen antibiotica neemt wereldwijd toe, en alternatieven voor de standaardbehandeling van infecties die door resistente micro-organismen worden veroorzaakt zijn daarom hard nodig. CO-ACTION is een internationaal project waarin zes partners in Europa zijn betrokken- waaronder her Erasmus MC- met als doel het identificeren van combinaties van antibiotica die samen actiever zijn dan apart (synergisme genoemd). Ook werd gezocht naar non-antibiotica (middelen die op zichzelf niet antimicrobieel werkzaam zijn) die de werking van bestaande antibiotica kunnen versterken. Een van de middelen waarop initieel de focus ligt is polymyxine B, een middel uit dezelfde klasse als colistine maar in Europa (nog) niet gebruikt.

Ieder van de zes partners had specifieke taken; die van het Erasmus MC bestaan uit het coordineren van het project, het zoeken naar potentieel synergistische combinaties in vitro en het zoeken naar de juiste dosering door middel van dierproeven. Dit laatste is vooral van belang om de werking van non-antibiotica te bestuderen – het is onbekend en niet goed te voorspellen op basis van in vitro resultaten wat de concentraties zijn in dieren en mens op de plaats van de infectie die antimicrobieel actief zijn. Het vaststellen van werkzame doseringen van de combinatie is daarmee een wezenlijk onderdeel van de ontwikkelingsstrategie.

Uit de studies is gebleken dat er zowel in vitro als in vivo synergie bestaat tussen de antibiotica polymyxine B en respectievelijk minocycline en rifampicine. De doserings-effectiviteitsrelaties die gevonden zijn bieden een goede basis om behandelingsschema’s bij mensen geinfecteerd met multi-resistente bacteriën voor te kunnen stellen.

Een belangrijke component van de strategie was het ontwikkelen van computermodellen op basis van de data die gevonden worden. Dit wordt voornamelijk gedaan door andere partners in het consortium. De in vitro en in vivo data werden gedeeld met deze partners, en zij zijn er in geslaagd om een computermodel te maken dat de data in vitro goed beschrijft; momenteel wordt nog gewerkt aan een model dat de effectiviteit in vivo kan voorspellen. Het uiteindelijk doel daarvan is om de ontwikkelingstijd van combinaties van middelen te verkorten en het aantal proefdieren dat noodzakelijk is om de werking te bepalen sterk te kunnen reduceren.

 

Resultaten
Dit item is dichtgeklapt
Dit item is opengeklapt

Er werd een screeningsmethode ontwikkeld om naar de synergistische werking van non-antibiotica te kunnen zoeken. Van belang hierbij was dat het effect van de versterkende werking heel anders kan zijn per species en zelfs per stam, zodat de methode niet te specifiek moest zijn. De gebruikte strategie was uiteindelijk een twee-traps raket. In eerste instantie werd een methode ontwikkeld gebaseerd op een combinatie van agar-diffusie en agar-dilutie die het mogelijk maakte om een relatief groot aantal stammen en middelen te testen op potentiele synergie. Hiertoe werden 30 non-antibiotica getest voor 4 species, 3 stammen per species. Enkele hiervan waren actief. Na de initiele screening werden in tweede instantie de meest potentiele combinaties uitgetest in een schaakbordtitratie, waarbij bekeken werd bij welke concentraties de middelen de grootste synergie vertoond. Hiertoe werd een analyse gedaan met het nieuwe programma Combenefit, dat werd ontwikkeld in de oncologie maar waarvan wij vonden dat het ook hier toepasbaar was. Gebruikmakende van de verschillende modelmatige benaderingen in het programma – Loewe, Bliss, Meest actieve middel – werden een aantal combinaties gevonden die synergistisch waren met polymyxine B tegen Acinetobacter baumannii, Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae en Pseudomonas aeruginosa (5 stammen per species getest) bij fysiologische concentraties van polymyxine B. De resultaten hiervan werden gepresenteerd op de ECCMID in Wenen, 2017 en in de International Journal of Antimicrobial Agents.

Na de schaakbordtitratieexperimenten werd de activiteit van de combinatie verder bestudeerd in afstervingscurves van bacterien. Deze leverden niet alleen informatie op over de activiteit van de combinatie over de tijd, maar vooral ook data die van belang zijn voor het gebruik in de mathematische modellen van onze partners. Met de modellen wordt geprobeerd het effect van antibiotica in vitro te beschrijven en de effecten in vivo te voorspellen. De meest interessante combinaties bleken polymyxine B gecombineerd met rifampicine of minocycline te zijn. Andere antibiotica bleken minder synergistisch (chlooramphenicol, clindamycine). Deze resultaten werden geconfirmeerd door onze internationale partners. De resultaten werden gerapporteerd op de ECCMID in Madrid, 2018.

Gebaseerd op de in vitro data weren experimenten uitgevoerd in vivo, in het neutropene muizen model. In eerste instantie werden de farmacokinetische profielen van polymyxine B, minocycline en rifampicine bepaald om een schatting te kunnen geven van de blootstelling aan elk antibioticum. De analyse van de samples werd uitgevoerd door onze internationale partner de Universiteit van Poitiers. Vervolgens werd bestudeerd wat de meest optimale doseringsvorm van het antibioticum zou zijn: frequent doseren of juist niet (afhankelijk van de T>MIC dan wel de AUC/MIC). Er werden een aantal stammen blootgesteld aan monotherapie, om de doserings-effect relatie te kunnen bepalen, hetgeen van belang is om de doseringen in de mens vast te kunnen stellen. Tenslotte werd het effect van polymyxine B gecombineerd met rifampicine of polymyxine B bestudeerd. Hieruit bleek dat beide middelen een duidelijk synergistische werking hadden met polymyxine B. De resultaten bieden een goede basis om doseringsschema’s in patienten te kunnen gaan vaststellen. Deze resultaten werden gepresenteerd op de ECCMID in Amsterdam, 2019. Een aantal resultaten zijn inmiddels bevestigd door onze partners de Universiteit van Poitiers en de Nationale Veterinaire School in Toulouse.

Omdat een aantal van onze partners proberen de resultaten te modelleren en daarmee het effect van therapie te voorspellen, werden de in vitro data gedeeld met onze partners in Uppsala. Zij hebben op basis hiervan een semi-mechanistisch model weten te ontwikkelen dat de data goed beschrijft. Ook hebben we de farmacokinetische data en de effectiviteits data in vivo gedeeld. Deze worden momenteel gebruikt om een model te ontwikkelen wat in vivo effectiviteit beschrijft.

 

Samenvatting van de aanvraag

Samenvatting
Dit item is dichtgeklapt
Dit item is opengeklapt

The CO-ACTION project aims to develop and provide a framework for evaluating and validating the effectiveness of antibiotic (AB)- and non-antibiotic (NA) combinations (COMs) in the preclinical setting based on pharmacokinetic/pharmacodynamic (PKPD) principles both for human and veterinary medicine. To fulfill this ambitious goal, 6 work-packages with 6 interacting partners were built involving several steps that are executed partly sequentially, partly in parallel with significant interaction: screening for CO-ACTION between (ND-)AB and NA, selecting potential synergistic COMs, subsequent validation using PKPD experiments and modelling and finally testing COMs in animal models. Finding optimal COMs is ensured by a continuous feedback between experimental results, PKPD modelling and statistical evaluation.

The interaction between existing ND-AB from at least 6 different classes, including Polymyxin B, will be determined using checkerboard experiments and/or specific techniques for NA for well characterized Gram-negative (e.g. P. aeruginosa, K. pneumoniae) multidrug resistant strains and analysed by interaction modelling. In parallel, an automated system (the oCelloscope) will be applied to allow efficient screening for large numbers of COMs. The CO-ACTION of clearly synergistic COMs will be further quantified using time-kill curves (TKC), both in medium as well as intracellulary, and apply mechanistic PKPD modelling to predict effective dosing regimens in vivo. Mechanisms of interaction and potential emergence of resistance (ER) will be explored. Effectiveness of the most promising 3-6 COMs will be determined in up to 5 available animal model systems: 1) thigh and 2) lung mouse models for head-to-head comparison of in vivo activity; 3) thigh and 4) lung rat model to assess drug distribution in tissue and ELF; 5) pig model to evaluate ER in the gut using population analysis and genome sequencing. A full PKPD evaluation, including in vivo dose-fractionation of combinations and in vivo TKC to determine the optimal exposure and dosing regimens will be performed. The potential of the COMs in patients will be evaluated by Monte Carlo Simulations using derived PKPD relationships, PD targets and suggest clinical breakpoints for COMs. This international collaboration of 6 partners in CO-ACTION will lead to antibiotic COMs useful in patient care by bringing together specialists that each have significant expertise in their own field.

 

Naar boven
Direct naar: InhoudDirect naar: NavigatieDirect naar: Onderkant website