Ataluren for the treatment of nonsense-mutation cystic fibrosis: a randomised, double-blind, placebo-controlled phase 3 trial

Background: Ataluren was developed to restore functional protein production in genetic disorders caused by nonsense mutations, which are the cause of cystic fibrosis in 10% of patients. This trial was designed to assess the efficacy and safety of ataluren in patients with nonsense-mutation cystic fibrosis. 

Methods: This randomised, double-blind, placebo-controlled, phase 3 study enrolled patients from 36 sites in 11 countries in North America and Europe. Eligible patients with nonsense-mutation cystic fibrosis (aged ≥6 years; abnormal nasal potential difference; sweat chloride >40 mmol/L; forced expiratory volume in 1 s [FEV₁] ≥40% and ≤90%) were randomly assigned by interactive response technology to receive oral ataluren (10 mg/kg in morning, 10 mg/kg midday, and 20 mg/kg in evening) or matching placebo for 48 weeks. Randomisation used a block size of four, stratified by age, chronic inhaled antibiotic use, and percent-predicted FEV₁. The primary endpoint was relative change in percent-predicted FEV₁ from baseline to week 48, analysed in all patients with a post-baseline spirometry measurement. This study is registered with ClinicalTrials.gov, number NCT00803205. 

Findings: Between Sept 8, 2009, and Nov 30, 2010, 238 patients were randomly assigned, of whom 116 in each treatment group had a valid post-baseline spirometry measurement. Relative change from baseline in percent-predicted FEV₁ did not differ significantly between ataluren and placebo at week 48 (-2·5% vs -5·5%; difference 3·0% [95% CI -0·8 to 6·3]; p=0·12). The number of pulmonary exacerbations did not differ significantly between treatment groups (rate ratio 0·77 [95% CI 0·57-1·05]; p=0·0992). However, post-hoc analysis of the subgroup of patients not using chronic inhaled tobramycin showed a 5·7% difference (95% CI 1·5-10·1) in relative change from baseline in percent-predicted FEV₁ between the ataluren and placebo groups at week 48 (-0·7% [-4·0 to 2·1] vs -6·4% [-9·8 to -3·7]; nominal p=0·0082), and fewer pulmonary exacerbations in the ataluern group (1·42 events [0·9-1·9] vs 2·18 events [1·6-2·7]; rate ratio 0·60 [0·42-0·86]; nominal p=0·0061). Safety profiles were generally similar for ataluren and placebo, except for the occurrence of increased creatinine concentrations (ie, acute kidney injury), which occurred in 18 (15%) of 118 patients in the ataluren group compared with one (<1%) of 120 patients in the placebo group. No life-threatening adverse events or deaths were reported in either group. I

nterpretation: Although ataluren did not improve lung function in the overall population of nonsense-mutation cystic fibrosis patients who received this treatment, it might be beneficial for patients not taking chronic inhaled tobramycin. 

Funding: PTC Therapeutics, Cystic Fibrosis Foundation, US Food and Drug Administration's Office of Orphan Products Development, and the National Institutes of Health. 

Identification of synergists that potentiate the action of polymyxin B against Burkholderia cenocepacia

Burkholderia cenocepacia and other members of the Burkholderia cepacia complex (Bcc) are highly multidrug-resistant bacteria that cause severe pulmonary infections in patients with cystic fibrosis. A screen of 2686 compounds derived from marine organisms identified molecules that could synergize with polymyxin B to inhibit growth of B. cenocepacia. At 1 μg/ml, five compounds synergized with polymyxin B and inhibited the growth of B. cenocepacia by more than 70% compared to growth in polymyxin B alone. Follow-up testing revealed that one compound from the screen, the aminocoumarin antibiotic novobiocin, synergized with polymyxin B and colistin against tobramycin-resistant clinical isolates of B. cenocepacia and Burkholderia multivorans. In parallel, we show that novobiocin sensitivity is common among Bcc species and these bacteria are even more susceptible to an alternative aminocoumarin, clorobiocin, which also had an additive effect with polymyxin B against B. cenocepacia. These studies support using aminocoumarin antibiotics to treat Bcc infections and show that synergizers can be found to increase the efficacy of antimicrobial peptides and polymyxins against Bcc bacteria.

Semisynthetic aminoglycoside antibiotics : toward biomimetic synthesis, evasion of bacterial resistance and reduced toxicity

Les antibiotiques aminoglycosidiques sont des agents bactéricides de grande valeur et d’efficacité à large spectre contre les pathogènes Gram-positifs et Gram-négatifs, dont plusieurs membres naturels et semisynthétiques sont importants dans l’histoire clinique depuis 1950. Des travaux crystallographiques sur le ribosome, récompensés par le prix Nobel, ont démontré comment leurs diverses structures polyaminées sont adaptées pour cibler une hélice d’ARN dans le centre de codage de la sous-unité 30S du ribosome bactérien. Leur interférence avec l’affinité et la cinétique des étapes de sélection et vérification des tARN induit la synthèse de protéines à basse fidélité, et l’inhibition de la translocation, établissant un cercle vicieux d’accumulation d’antibiotique et de stress sur la membrane. En réponse à ces pressions, les pathogènes bactériens ont évolué et disséminé une panoplie de mécanismes de résistance enzymatiques et d’expulsion : tels que les N acétyltransférases, les O phosphotransférases et les O nucleotidyltransférases qui ciblent les groupements hydroxyle et amino sur le coeur des aminoglycosides; des méthyl-transférases, qui ciblent le site de liaison ribosomale; et des pompes d’expulsion actives pour l’élimination sélective des aminoglycosides, qui sont utilisés par les souches Gram-négatives. Les pathogènes les plus problématiques, qui présentent aujourd’hui une forte résilience envers la majorité des classes d’antibiotiques sur le bord de la pan-résistance ont été nommés des bactéries ESKAPE, une mnémonique pour Enterococcus faecium, Staphylococcus aureus, Klebsiella pneumoniae, Acinetobacter baumannii, Pseudomonas aeruginosa et Enterobacteriaceae. La distribution globale des souches avec des mécanismes de résistance envers les standards cliniques aminoglycosides, tels que la tobramycine, l’amikacine et la gentamicine, est comprise entre 20 et 60% des isolées cliniques. Ainsi, les aminoglycosides du type 4,6-disubstitués-2-deoxystreptamine sont inadéquats comme thérapies anti-infectieuses à large spectre. Cependant, la famille des aminoglycosides 4,5-disubstitués, incluant la butirosine, la neomycine et la paromomycine, dont la structure plus complexe, pourrait constituter une alternative. Des collègues dans le groupe Hanessian et collaborateurs d’Achaogen Inc. ont démontré que certains analogues de la paraomomycine et neomycine, modifiés par désoxygénation sur les positions 3’ et 4’, et par substitution avec la chaîne N1-α-hydroxy-γ-aminobutyramide (HABA) provenant de la butirosine, pourrait produire des antibiotiques très prometteurs. Le Chapitre 4 de cette dissertation présente la conception et le développement d’une stratégie semi-synthétique pour produire des nouveaux aminoglycosides améliorés du type 4,5 disubstitués, inspiré par des modifications biosynthétiques de la sisomicine, qui frustrent les mécanismes de résistance bactérienne distribuées globalement. Cette voie de synthèse dépend d’une réaction d’hydrogénolyse de type Tsuji catalysée par palladium, d’abord développée sur des modèles monosaccharides puis subséquemment appliquée pour générer un ensemble d’aminoglycosides hybrides entre la neomycine et la sisomicine. Les études structure-activité des divers analogues de cette nouvelle classe ont été évaluées sur une gamme de 26 souches bactériennes exprimant des mécanismes de résistance enzymatique et d’expulsion qui englobe l’ensemble des pathogènes ESKAPE. Deux des antibiotiques hybrides ont une couverture antibacterienne excellente, et cette étude a mis en évidence des candidats prometteurs pour le développement préclinique. La thérapie avec les antibiotiques aminoglycosidiques est toujours associée à une probabilité de complications néphrotoxiques. Le potentiel de toxicité de chaque aminoglycoside peut être largement corrélé avec le nombre de groupements amino et de désoxygénations. Une hypothèse de longue date dans le domaine indique que les interactions principales sont effectuées par des sels des groupements ammonium, donc l’ajustement des paramètres de pKa pourrait provoquer une dissociation plus rapide avec leurs cibles, une clairance plus efficace et globalement des analogues moins néphrotoxiques. Le Chapitre 5 de cette dissertation présente la conception et la synthèse asymétrique de chaînes N1 HABA β substitutées par mono- et bis-fluoration. Des chaînes qui possèdent des γ-N pKa dans l’intervalle entre 10 et 7.5 ont été appliquées sur une neomycine tétra-désoxygénée pour produire des antibiotiques avancés. Malgré la réduction considérable du γ N pKa, le large spectre bactéricide n’a pas été significativement affecté pour les analogues fluorés isosteriques. De plus, des études structure-toxicité évaluées avec une analyse d’apoptose propriétaire d’Achaogen ont démontré que la nouvelle chaîne β,β difluoro-N1-HABA est moins nocive sur un modèle de cellules de rein humain HK2 et elle est prometteuse pour le développement d’antibiotiques du type neomycine avec des propriétés thérapeutiques améliorées. Le chapitre final de cette dissertation présente la proposition et validation d’une synthèse biomimétique par assemblage spontané du aminoglycoside 66-40C, un dimère C2 symétrique bis-imine macrocyclique à 16 membres. La structure proposée du macrocycle a été affinée par spectroscopie nucléaire à un système trans,trans-bis-azadiène anti-parallèle. Des calculs indiquent que l’effet anomérique de la liaison α glycosidique entre les anneaux A et B fournit la pré-organisation pour le monomère 6’ aldéhydo sisomicine et favorise le produit macrocyclique observé. L’assemblage spontané dans l’eau a été étudié par la dimérisation de trois divers analogues et par des expériences d’entre croisement qui ont démontré la généralité et la stabilité du motif macrocyclique de l'aminoglycoside 66-40C.

Nanovecteurs pour cibler pseudomonas aeruginosa dans la fibrose kystique.

La production excessive de mucus visqueaux dans les poumons des patients atteints de la fibrose kystique (FK) gêne la diffusion des médicaments et entraîne des infections bactériennes. En effet, l’infection pulmonaire par Pseudomonas aeruginosa (PA) est la principale cause de mortalité. Les travaux effectués dans cette thèse avaient pour but de développer des nouvelles formulations de nanoparticules (NP) et de liposomes (LP) chargées avec des antibiotiques pour erradiquer le PA chez les patients atteints de KF. Tout d’abord, les polymères PEG-g-PLA et PLA-OH ont été synthétisés et caractérisés. Ensuite, l'efficacité d'encapsulation (EE) de la tobramycine, du sulfate de colistine et de la lévofloxacine (lévo) a été testée dans des NP de PEG-g-PLA et / ou PLA-OH. Les premiers essais d'optimisation ont montré que les NP chargées avec la lévo présentaient une augmentation de l’EE. La lévo reste alors le médicament de choix. Cependant, la meilleure charge de médicament obtenue était de 0,02% m/m. Pour cette raison, nous avons décidé d'évaluer l'encapsulation de la lévo dans les LP. En fait, des LP chargés de lévo ont présenté une EE d’environ 8% m/m. De plus, la taille et la charge de ces LP étaient appropriées pour la pénétration du vecteur dans le mucus. Le test de biofilm n'est pas reproductible, mais le test standard a montré que la souche mucoïde de PA était susceptible à la lévo. Ainsi, nous avons comparé les activités des LP fraîchement préparées (vides et chargés ) et de la lévo libre sous la forme planctonique de PA. Les résultats ont montré que des LP vides ne gênent pas la croissance bactérienne. Pour la souche mucoïde (Susceptible à la lévo) les LP chargés et le médicament libre ont présenté la même concentration minimale inhibitrice (CMI). Toutefois, les souches non mucoïdes (résistant à la lévo) ont présenté une CMI deux fois plus faible que celle pour le médicament libre. Finalement, les LP se sont avérés plus appropriés pour encapsuler des médicaments hydrophiles que les NP de PEG-g-PLA. En outre, les LP semblent améliorer le traitement contre la souche résistante de PA. Toutefois, des études complémentaires doivent être effectuées afin d'assurer la capacité des liposomes èa traiter la fibrose kystique.

Prevalence et caracterisation de Staphylococcus aureus resistant a la methicilline d'origine aviaire au Quebec

Le Staphylococcus aureus résistant à la méthicilline (SARM) est un enjeu majeur en santé publique. Il est responsable d’une grande variété d’infections. Les “Livestock Associated-MRSA” (LA-MRSA) sont des SARM ayant comme origine les animaux de production tels le porc ou la volaille. Ils constituent un risque de transmission à l’humain via la chaîne alimentaire. Les LA-MRSA peuvent former du biofilm ce qui augmente leur tolérance aux stress environnementaux. Le biofilm est partiellement régulé par le système Agr. Il n’existe aucune donnée sur les ‘LA-MRSA’ d’origine aviaire au Québec. Les objectifs de ce projet étaient : (i) de déterminer la prévalence de ces SARM dans la viande de poulet et le poulet à griller de la province de Québec et (ii) de caractériser les isolats retrouvés. La collecte d’échantillons s’est effectuée dans 43 épiceries (309 cuisses et pilons de poulet) et dans deux abattoirs (échantillons nasaux et fécaux de 200 poulets) de la Montérégie. La prévalence de SARM a été évaluée à 1.29% (IC 95%: 0.35-3.28) et 0% dans la viande et les oiseaux respectivement. Les isolats testés se sont révélés résistants aux bêta-lactamines (n=15), à la tétracycline (n=10), à l’oxytétracycline (n=10), à la spectinomycine (n=10) et à la tobramycine (n=1). Le typage a révélé deux clones différents (ST398-V, n=10; et ST8-IVa ’USA300’, n=5). La présence de gènes de résistance aux antibiotiques (blaZ, blaR, blaI, erm(A), lnu(A), aad(D), fosB, tet(K), tet(L) et spc) ainsi que plusieurs gènes codant pour l’évasion du système immunitaire (IEC), la production de toxines ou encore pour la production de biofilm ont aussi été détectés. Une forte production de biofilm a été observée pour la majorité des isolats (n=11) à l’exception de certains isolats ST398. Le taux d’expression du système Agr n’a révélé aucune différence particulière entre les SARM testés. Pour conclure, nos données indiquent une faible prévalence de SARM chez la volaille et la viande de poulet. Les isolats ont été catégorisés en deux génotypes, dont un portant plus de gènes de résistance aux antibiotiques (ST398) et l’autre possédant plus de gènes de virulence (ST8).

Studies of cap-independent mRNA translation in Drosophila melanogaster

Control of protein synthesis is a key step in the regulation of gene expression during apoptosis and the heat shock response. Under such conditions, cap-dependent translation is impaired and Internal Ribosome Entry Site (IRES)-dependent translation plays a major role in mammalian cells. Although the role of IRES-dependent translation during apoptosis has been mainly studied in mammals, its role in the translation of Drosophila apoptotic genes has not been yet studied. The observation that the Drosophila mutant embryos for the cap-binding protein, the eukaryotic initiation factor eIF4E, exhibits increased apoptosis in correlation with up-regulated proapoptotic gene reaper (rpr) transcription constitutes the first evidence for the existence of a cap-independent mechanism for the translation of Drosophila proapoptotic genes. The mechanism of translation of rpr and other proapoptotic genes was investigated in this work. We found that the 5 UTR of rpr mRNA drives translation in an IRES-dependent manner. It promotes the translation of reporter RNAs in vitro either in the absence of cap, in the presence of cap competitors, or in extracts derived from heat shocked and eIF4E mutant embryos and in vivo in cells transfected with reporters bearing a non functional cap structure, indicating that cap recognition is not required in rpr mRNA for translation. We also show that rpr mRNA 5 UTR exhibits a high degree of similarity with that of Drosophila heat shock protein 70 mRNA (hsp70), an antagonist of apoptosis, and that both are able to conduct IRES-mediated translation. The proapoptotic genes head involution defective (hid) and grim, but not sickle, also display IRES activity. Studies of mRNA association to polysomes in embryos indicate that both rpr, hsp70, hid and grim endogenous mRNAs are recruited to polysomes in embryos in which apoptosis or thermal stress was induced. We conclude that hsp70 and, on the other hand, rpr, hid and grim which are antagonizing factors during apoptosis, use a similar mechanism for protein synthesis. The outcome for the cell would thus depend on which protein is translated under a given stress condition. Factors involved in the differential translation driven by these IRES could play an important role. For this purpose, we undertook the identification of the ribonucleoprotein (RNP) complexes assembled onto the 5 UTR of rpr mRNA. We established a tobramycin-affinity-selection protocol that allows the purification of specific RNP that can be further analyzed by mass spectrometry. Several RNA binding proteins were identified as part of the rpr 5 UTR RNP complex, some of which have been related to IRES activity. The involvement of one of them, the La antigen, in the translation of rpr mRNA, was established by RNA-crosslinking experiments using recombinant protein and rpr 5 UTR and by the analysis of the translation efficiency of reporter mRNAs in Drosophila cells after knock down of the endogenous La by RNAi experiments. Several uncharacterized proteins were also identified, suggesting that they might play a role during translation, during the assembly of the translational machinery or in the priming of the mRNA before ribosome recognition. Our data provide evidence for the involvement of La antigen in the translation of rpr mRNA and set a protocol for purification of tagged-RNA-protein complexes from cytoplasmic extracts. To further understand the mechanisms of translation initiation in Drosophila, we analyzed the role of eIF4B on cap-dependent and cap-independent translation. We showed that eIF4B is mostly involved in cap-, but not IRES-dependent translation as it happens in mammals.

The effect of selective decontamination of the digestive tract on mortality in multiple trauma patients: a multicenter randomized controlled trial

Objective: Evaluation of selective decontamination of the digestive tract (SDD) on late mortality in ventilated trauma patients in an intensive care unit (ICU). Methods: A multicenter, randomized controlled trial was undertaken in 401 trauma patients with Hospital Trauma Index-Injury Severity Score of 16 or higher. Patients were randomized to control (n = 200) or SDD (n = 201), using polymyxin E, tobramycin, and amphotericin B in throat and gut throughout ICU treatment combined with cefotaxime for 4 days. Primary endpoint was late mortality excluding early death from hemorrhage or craniocerebral injury. Secondary endpoints were infection and organ dysfunction. Results: Mortality was 20.9% with SDD and 22.0% in controls. Overall late mortality was 15.3% (57/372) as 29 patients died from cerebral injury, 16 SDD and 13 control. The odds ratio (95% confidence intervals) of late mortality for SDD relative to control was 0.75 (0.40-1.37), corresponding to estimates of 13.4% SDD and 17.2% control. The overall infection rate was reduced in the test group (48.8% vs. 61.0%). SDD reduced lower airway infections (30.9% vs. 50.0%) and bloodstream infections due to aerobic Gram-negative bacilli (2.5% vs. 7.5%). No difference in organ dysfunction was found. Concluson: This study demonstrates that SDD significantly reduces infection in multiple trauma, although this RCT in 401 patients was underpowered to detect a mortality benefit.

The ΔF508-CFTR mutation results in increased biofilm formation by Pseodomonas aeruginosa by increasing iron availability

Enhanced antibiotic resistance of Pseudomonas aeruginosa in the cystic fibrosis (CF) lung is thought to be due to the formation of biofilms. However, there is no information on the antibiotic resistance of P. aeruginosa biofilms grown on human airway epithelial cells or on the effects of airway cells on biofilm formation by P. aeruginosa. Thus we developed a coculture model and report that airway cells increase the resistance of P. aeruginosa to tobramycin (Tb) by >25-fold compared with P. aeruginosa grown on abiotic surfaces. Therefore, the concentration of Tb required to kill P. aeruginosa biofilms on airway cells is 10-fold higher than the concentration achievable in the lungs of CF patients. In addition, CF airway cells expressing ΔF508-CFTR significantly enhanced P. aeruginosa biofilm formation, and ΔF508 rescue with wild-type CFTR reduced biofilm formation. Iron (Fe) content of the airway in CF is elevated, and Fe is known to enhance P. aeruginosa growth. Thus we investigated whether enhanced biofilm formation on ΔF508-CFTR cells was due to increased Fe release by airway cells. We found that airway cells expressing ΔF508-CFTR released more Fe than cells rescued with WT-CFTR. Moreover, Fe chelation reduced biofilm formation on airway cells, whereas Fe supplementation enhanced biofilm formation on airway cells expressing WT-CFTR. These data demonstrate that human airway epithelial cells promote the formation of P. aeruginosa biofilms with a dramatically increased antibiotic resistance. The ΔF508-CFTR mutation enhances biofilm formation, in part, by increasing Fe release into the apical medium.

Antimicrobial resistance of Salmonella serotypes isolated from slaughter-age pigs and environmental samples

The aim of this study was to determine the antimicrobial resistance patterns of Salmonella strains isolated from slaughter-age pigs and environmental samples collected at modern swine raising facilities in Brazil. Seventeen isolates of six serotypes of Salmonella enterica subsp. enterica were isolated out of 1,026 collected samples: Salmonella Typhimurium (1), Salmonella Agona (5), Salmonella Sandiego (5), Salmonella Rissen (1), Salmonella Senftenberg (4), and Salmonella Javiana (1). Resistance patterns were determined to extended-spectrum penicillin (ampicillin), broad-spectrum cephalosporins (cefotaxime and ceftriaxone), aminoglycosides (streptomycin, neomycin, gentamicin, amikacin, and tobramycin), narrow-spectrum quinolone (nalidixic acid), broad-spectrum quinolone (ciprofloxacin and norfloxacin), tetracycline, trimethoprim, and chloramphenicol. Antimicrobial resistance patterns varied among serotypes, but isolates from a single serotype consistently showed the same resistance profile. All isolates were resistant to tetracycline, streptomycin, and nalidixic acid. One isolate, Salmonella Rissen, was also resistant to cefotaxime and tobramycin. All serotypes were susceptible to ceftriaxone, norfloxacin, ciprofloxacin, ampicillin, gentamicin, and chloramphenicol. The high resistance to tetracycline and streptomycin may be linked to their common use as therapeutic drugs on the tested farms. No relation was seen between nalidixic acid and fluoroquinolone resistance.

Microbiological evaluation of different strategies for management of snakes in captivity

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Comparison of wildlife and captivity rattlesnakes (Crotalus durissus terrificus) microbiota

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Tris-EDTA no teste de sensibilidade antimicrobiana in vitro em amostras de Pseudomonas aeruginosa

In vitro antimicrobial susceptibility of strains of Pseudomonas aeruginosa by standard diffusion disk test and a modified method, by the addition Tris-EDTA, was evaluated. Increase in sensitivity of agent using modified method was observed mainly in aminoglycosides (amikacin, gentamicin, tobramycin), quinolones (ofloxacin and norfloxacin) and cephalosporins (cefoperazone and ceftazidime) groups. by standard diffusion disk test and a modified method, by the addition Tris-EDTA, was evaluated. Increase in sensitivity of agent using modified method was observed mainly in aminoglycosides (amikacin, gentamicin, tobramycin), quinolones (ofloxacin and norfloxacin) and cephalosporins (cefoperazone and ceftazidime) groups.

Microbiological profile of donor corneas stored for tectonic transplantation purposes in rabbits

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)