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.

Investigating the role of potential genetic markers that can predict risk for steroid refractory inflammatory bowel disease

Contexte - La variation interindividuelle de la réponse aux corticostéroïdes (CS) est un problème important chez les patients atteints de maladies inflammatoires d’intestin. Ce problème est bien plus accentué chez les enfants avec la prévalence de la corticodépendance extrêmement (~40 %) élevée. La maladie réfractaire au CS a des répercussions sur le développement et le bien-être physique et psychologique des patients et impose des coûts médicaux élevés, particulièrement avec la maladie active comparativement à la maladie en rémission, le coût étant 2-3 fois plus élevé en ambulatoire et 20 fois plus élevé en hôpital. Il est ainsi primordial de déterminer les marqueurs prédictifs de la réponse aux CS. Les efforts précédents de découvrir les marqueurs cliniques et démographiques ont été équivoques, ce qui souligne davantage le besoin de marqueurs moléculaires. L'action des CS se base sur des processus complexes déterminés génétiquement. Deux gènes, le ABCB1, appartenant à la famille des transporteurs transmembraneaux, et le NR3C1, encodant le récepteur glucocorticoïde, sont des éléments importants des voies métaboliques. Nous avons postulé que les variations dans ces gènes ont un rôle dans la variabilité observée de la réponse aux CS et pourraient servir en tant que les marqueurs prédictifs. Objectifs - Nous avons visé à: (1) examiner le fardeau de la maladie réfractaire aux CS chez les enfants avec la maladie de Crohn (MC) et le rôle des caractéristiques cliniques et démographiques potentiellement liés à la réponse; (2) étudier l'association entre les variantes d'ADN de gène ABCB1 et la réponse aux CS; (3) étudier les associations entre les variantes d'ADN de gène NR3C1 et la réponse aux CS. Méthodes - Afin d’atteindre ces objectifs, nous avons mené une étude de cohorte des patients recrutés dans deux cliniques pédiatriques tertiaires de gastroentérologie à l’Ottawa (CHEO) et à Montréal (HSJ). Les patients avec la MC ont été diagnostiqués avant l'âge de 18 ans selon les critères standard radiologiques, endoscopiques et histopathologiques. La corticorésistance et la corticodépendance ont été définies en adaptant les critères reconnus. L’ADN, acquise soit du sang ou de la salive, était génotypée pour des variations à travers de gènes ABCB1 et NR3C1 sélectionnées à l’aide de la méthodologie de tag-SNP. La fréquence de la corticorésistance et la corticodépendance a été estimée assumant une distribution binomiale. Les associations entre les variables cliniques/démographiques et la réponse aux CS ont été examinées en utilisant la régression logistique en ajustant pour des variables potentielles de confusion. Les associations entre variantes génétiques de ABCB1 et NR3C1 et la réponse aux CS ont été examinées en utilisant la régression logistique assumant différents modèles de la transmission. Les associations multimarqueurs ont été examinées en utilisant l'analyse de haplotypes. Les variantes nongénotypées ont été imputées en utilisant les données de HAPMAP et les associations avec SNPs imputés ont été examinées en utilisant des méthodes standard. Résultats - Parmi 645 patients avec la MC, 364 (56.2%) ont reçu CS. La majorité de patients étaient des hommes (54.9 %); présentaient la maladie de l’iléocôlon (51.7%) ou la maladie inflammatoire (84.6%) au diagnostic et étaient les Caucasiens (95.6 %). Huit pourcents de patients étaient corticorésistants et 40.9% - corticodépendants. Le plus bas âge au diagnostic (OR=1.34, 95% CI: 1.03-3.01, p=0.040), la maladie cœxistante de la région digestive supérieure (OR=1.35, 95% CI: 95% CI: 1.06-3.07, p=0.031) et l’usage simultané des immunomodulateurs (OR=0.35, 95% CI: 0.16-0.75, p=0.007) ont été associés avec la corticodépendance. Un total de 27 marqueurs génotypés à travers de ABCB1 (n=14) et NR3C1 (n=13) ont été en l'Équilibre de Hardy-Weinberg, à l’exception d’un dans le gène NR3C1 (rs258751, exclu). Dans ABCB1, l'allèle rare de rs2032583 (OR=0.56, 95% CI: 0.34-0.95, p=0.029) et génotype hétérozygote (OR=0.52, 95% CI: 0.28-0.95 p=0.035) ont été négativement associes avec la dépendance de CS. Un haplotype à 3 marqueurs, comprenant le SNP fonctionnel rs1045642 a été associé avec la dépendance de CS (p empirique=0.004). 24 SNPs imputés introniques et six haplotypes ont été significativement associés avec la dépendance de CS. Aucune de ces associations n'a cependant maintenu la signification après des corrections pour des comparaisons multiples. Dans NR3C1, trois SNPs: rs10482682 (OR=1.43, 95% CI: 0.99-2.08, p=0.047), rs6196 (OR=0.55, 95% CI: 0.31-0.95, p=0.024), et rs2963155 (OR=0.64, 95% CI: 0.42-0.98, p=0.039), ont été associés sous un modèle additif, tandis que rs4912911 (OR=0.37, 95% CI: 0.13-1.00, p=0.03) et rs2963156 (OR=0.32, 95% CI: 0.07-1.12, p=0.047) - sous un modèle récessif. Deux haplotypes incluant ces 5 SNPs (AAACA et GGGCG) ont été significativement (p=0.006 et 0.01 empiriques) associés avec la corticodépendance. 19 SNPs imputés ont été associés avec la dépendance de CS. Deux haplotypes multimarqueurs (p=0.001), incluant les SNPs génotypés et imputés, ont été associés avec la dépendance de CS. Conclusion - Nos études suggèrent que le fardeau de la corticodépendance est élevé parmi les enfants avec le CD. Les enfants plus jeunes au diagnostic et ceux avec la maladie coexistante de la région supérieure ainsi que ceux avec des variations dans les gènes ABCB1 et NR3C1 étaient plus susceptibles de devenir corticodépendants.

Development of a multi-gene PCR assay for the prediction of the response to hormone therapy in breast cancer

Deux tiers des cancers du sein expriment des récepteurs hormonaux ostrogéniques (tumeur ER-positive) et la croissance de ces tumeurs est stimulée par l’estrogène. Des traitements adjuvant avec des anti-estrogènes, tel que le Tamoxifen et les Inhibiteurs de l’Aromatase peuvent améliorer la survie des patientes atteinte de cancer du sein. Toutefois la thérapie hormonale n’est pas efficace dans toutes les tumeurs mammaires ER-positives. Les tumeurs peuvent présenter avec une résistance intrinsèque ou acquise au Tamoxifen. Présentement, c’est impossible de prédire quelle patiente va bénéficier ou non du Tamoxifen. Des études préliminaires du laboratoire de Dr. Mader, ont identifié le niveau d’expression de 20 gènes, qui peuvent prédire la réponse thérapeutique au Tamoxifen (survie sans récidive). Ces marqueurs, identifié en utilisant une analyse bioinformatique de bases de données publiques de profils d’expression des gènes, sont capables de discriminer quelles patientes vont mieux répondre au Tamoxifen. Le but principal de cette étude est de développer un outil de PCR qui peut évaluer le niveau d’expression de ces 20 gènes prédictif et de tester cette signature de 20 gènes dans une étude rétrospective, en utilisant des tumeurs de cancer du sein en bloc de paraffine, de patients avec une histoire médicale connue. Cet outil aurait donc un impact direct dans la pratique clinique. Des traitements futiles pourraient être éviter et l’indentification de tumeurs ER+ avec peu de chance de répondre à un traitement anti-estrogène amélioré. En conséquence, de la recherche plus appropriée pour les tumeurs résistantes au Tamoxifen, pourront se faire.

Development of multi-electrode array screening for anticonvulsants in acute rat brain slices

The acute hippocampal brain slice preparation is an important in vitro screening tool for potential anticonvulsants. Application of 4-aminopyridine (4-AP) or removal of external Mg2+ ions induces epileptiform bursting in slices which is analogous to electrical brain activity seen in status epilepticus states. We have developed these epileptiform models for use with multi-electrode arrays (MEAs), allowing recording across the hippocampal slice surface from 59 points. We present validation of this novel approach and analyses using two anticonvulsants, felbamate and phenobarbital, the effects of which have already been assessed in these models using conventional extracellular recordings. In addition to assessing drug effects on commonly described parameters (duration, amplitude and frequency), we describe novel methods using the MEA to assess burst propagation speeds and the underlying frequencies that contribute to the epileptiform activity seen. Contour plots are also used as a method of illustrating burst activity. Finally, we describe hitherto unreported properties of epileptiform bursting induced by 100M4-AP or removal of external Mg2+ ions. Specifically, we observed decreases over time in burst amplitude and increase over time in burst frequency in the absence of additional pharmacological interventions. These MEA methods enhance the depth, quality and range of data that can be derived from the hippocampal slice preparation compared to conventional extracellular recordings. It may also uncover additional modes of action that contribute to anti-epileptiform drug effects

Combination therapy: opportunities and challenges for polymer-drug conjugates as anticancer nanomedicines.

The discovery of new molecular targets and the subsequent development of novel anticancer agents are opening new possibilities for drug combination therapy as anticancer treatment. Polymer-drug conjugates are well established for the delivery of a single therapeutic agent, but only in very recent years their use has been extended to the delivery of multi-agent therapy. These early studies revealed the therapeutic potential of this application but raised new challenges (namely, drug loading and drugs ratio, characterisation, and development of suitable carriers) that need to be addressed for a successful optimisation of the system towards clinical applications.

Resilience or resistance? The value of subject knowledge for drama teachers

This paper reports on research undertaken by the author into what secondary school drama teachers think they need to possess in terms of subject knowledge in order to operate effectively as subject specialists. ‘Subject knowledge’ is regarded as being multi faceted and the paper reports on how drama teachers prioritise its different aspects. A discussion of what ‘subject knowledge’ may be seen to encompass reveals interesting tensions between aspects of professional knowledge that are prescribed by statutory dictate and local context, and those that are valued by individual teachers and are manifest in their construction of a professional identity. The paper proposes that making judgements that associate propositional and substantive knowledge with traditionally held academic values as ‘bad’ or ‘irrelevant’ to drama education, and what Foucault has coined as ‘subjugated knowledge’ (i.e. local, vernacular, enactive knowledge that eludes inscription) as ‘good’ and more apposite to the work of all those involved in drama education, fails to reflect the complex matrices of values that specialists appear to hold. While the reported research focused on secondary school drama teachers in England, Bourdieu’s conception of field and habitus is invoked to suggest a model which recognises how drama educators more generally may construct a professional identity that necessarily balances personal interests and beliefs with externally imposed demands.

The staphylococcus aureus surface protein IsdA mediates resistance to the innate defenses of human skin

Resistance to human skin innate defenses is crucial for survival and carriage of Staphylococcus aureus, a common cutaneous pathogen and nasal colonizer. Free fatty acids extracted from human skin sebum possess potent antimicrobial activity against S. aureus. The mechanisms by which S. aureus overcomes this host defense during colonization remain unknown. Here, we show that S. aureus IsdA, a surface protein produced in response to the host, decreases bacterial cellular hydrophobicity rendering them resistant to bactericidal human skin fatty acids and peptides. IsdA is required for survival of S. aureus on live human skin. Reciprocally, skin fatty acids prevent the production of virulence determinants and the induction of antibiotic resistance in S. aureus and other Gram-positive pathogens. A purified human skin fatty acid was effective in treating systemic and topical infections of S. aureus suggesting that our natural defense mechanisms can be exploited to combat drug-resistant pathogens.

Development of multi-electrode array screening for anticonvulsants in acute rat brain slices

The acute hippocampal brain slice preparation is an important in vitro screening tool for potential anticonvulsants. Application of 4-aminopyridine (4-AP) or removal of external Mg2+ ions induces epileptiform bursting in slices which is analogous to electrical brain activity seen in status epilepticus states. We have developed these epileptiform models for use with multi-electrode arrays (MEAs), allowing recording across the hippocampal slice surface from 59 points. We present validation of this novel approach and analyses using two anticonvulsants, felbamate and phenobarbital, the effects of which have already been assessed in these models using conventional extracellular recordings. In addition to assessing drug effects on commonly described parameters (duration, amplitude and frequency), we describe novel methods using the MEA to assess burst propagation speeds and the underlying frequencies that contribute to the epileptiform activity seen. Contour plots are also used as a method of illustrating burst activity. Finally, we describe hitherto unreported properties of epileptiform, bursting induced by 100 mu M 4-AP or removal of external Mg2+ ions. Specifically, we observed decreases over time in burst amplitude and increase over time in burst frequency in the absence of additional pharmacological interventions. These MEA methods enhance the depth, quality and range of data that can be derived from the hippocampal slice preparation compared to conventional extracellular recordings. it may also uncover additional modes of action that contribute to anti-epileptiform drug effects. (C) 2009 Elsevier B.V. All rights reserved.

High prevalence of multidrug-tolerant bacteria and associated antimicrobial resistance genes isolated from ornamental fish and their carriage water

Background: Antimicrobials are used to directly control bacterial infections in pet (ornamental) fish and are routinely added to the water these fish are shipped in to suppress the growth of potential pathogens during transport. Methodology/Principal Findings: To assess the potential effects of this sustained selection pressure, 127 Aeromonas spp. isolated from warm and cold water ornamental fish species were screened for tolerance to 34 antimicrobials. Representative isolates were also examined for the presence of 54 resistance genes by a combination of miniaturized microarray and conventional PCR. Forty-seven of 94 Aeromonas spp. isolates recovered from tropical ornamental fish and their carriage water were tolerant to >= 15 antibiotics, representing seven or more different classes of antimicrobial. The quinolone and fluoroquinolone resistance gene, qnrS2, was detected at high frequency (37% tested recent isolates were positive by PCR). Class 1 integrons, IncA/C broad host range plasmids and a range of other antibiotic resistance genes, including floR, blaTEM21, tet(A), tet(D), tet(E), qacE2, sul1, and a number of different dihydrofolate reductase and aminoglycoside transferase coding genes were also detected in carriage water samples and bacterial isolates. Conclusions: These data suggest that ornamental fish and their carriage water act as a reservoir for both multi-resistant bacteria and resistance genes.

A multi-level analytical approach for detection and visualization of intracellular NO production and nitrosation events using diaminofluoresceins

Diaminofluoresceins are widely used probes for detection and intracellular localization of NO formation in cultured/isolated cells and intact tissues. The fluorinated derivative, 4-amino-5-methylamino-2′,7′-difluorofluorescein (DAF-FM), has gained increasing popularity in recent years due to its improved NO-sensitivity, pH-stability, and resistance to photo-bleaching compared to the first-generation compound, DAF-2. Detection of NO production by either reagent relies on conversion of the parent compound into a fluorescent triazole, DAF-FM-T and DAF-2-T, respectively. While this reaction is specific for NO and/or reactive nitrosating species, it is also affected by the presence of oxidants/antioxidants. Moreover, the reaction with other molecules can lead to the formation of fluorescent products other than the expected triazole. Thus additional controls and structural confirmation of the reaction products are essential. Using human red blood cells as an exemplary cellular system we here describe robust protocols for the analysis of intracellular DAF-FM-T formation using an array of fluorescence-based methods (laser-scanning fluorescence microscopy, flow cytometry and fluorimetry) and analytical separation techniques (reversed-phase HPLC and LC-MS/MS). When used in combination, these assays afford unequivocal identification of the fluorescent signal as being derived from NO and are applicable to most other cellular systems without or with only minor modifications.

The effect of chlortetracycline treatment and its subsequent withdrawal on multi-resistant Salmonella enterica serovar Typhimurium DT104 and commensal Escherichia coli in the pig

Aims: To investigate the effect of a therapeutic and sub-therapeutic chlortetracycline treatment on tetracyclineresistant Salmonella enterica serovar Typhimurium DT104 and on the commensal Escherichia coli in pig. Methods and Results: Salmonella Typhimurium DT104 was orally administered in all pigs prior to antibiotic treatment, and monitored with the native E. coli. Higher numbers of S. Typhimurium DT104 were shed from treated pigs than untreated pigs. This lasted up to 6 weeks post-treatment in the high-dose group. In this group, there was a 30% increase in E. coli with a chlortetracycline minimal inhibitory concentration (MIC) > 16 mg l(-1) and a 10% increase in E. coli with an MIC > 50 mg l(-1) during and 2 weeks post-treatment. This effect was less-pronounced in the low-dose group. PCR identified the predominant tetracycline resistance genes in the E. coli as tetA, tetB and tetC. The concentration of chlortetracycline in the pig faeces was measured by HPLC and levels reached 80 mug g(-1) faeces during treatment. Conclusion: Chlortetracycline treatment increases the proportion of resistant enteric bacteria beyond the current withdrawal time. Significance and Impact of the Study: Treated pigs are more likely to enter abattoirs with higher levels of resistant bacteria than untreated pigs promoting the risk of these moving up the food chain and infecting man.

Antibiotic resistance genes, integrons and multiple antibiotic resistance in thirty-five serotypes of Salmonella enterica isolated from humans and animals in the UK

Objectives: To examine 397 strains of Salmonella enterica of human and animal origin comprising 35 serotypes for the presence of aadB, aphAI-IAB, aadA1, aadA2, bla(Carb(2)) or pse1, bla(Tem), cat1, cat2, dhfr1, floR, strA, sul1, sul2, tetA(A), tetA(B) and tetA(G) genes, the presence of class 1 integrons and the relationship of resistance genes to integrons and antibiotic resistance. Results: Some strains were resistant to ampicillin (91), chloramphenicol (85), gentamicin (2), kanamycin (14), spectinomycin (81), streptomycin (119), sulfadiazine (127), tetracycline (108) and trimethoprim (45); 219 strains were susceptible to all antibiotics. bla(Carb(2)), floR and tetA(G) genes were found in S. Typhimurium isolates and one strain of S. Emek only. Class 1 integrons were found in S. Emek, Haifa, Heidelberg, Mbandaka, Newport, Ohio, Stanley, Virchow and in Typhimurium, mainly phage types DT104 and U302. These strains were generally multi-resistant to up to seven antibiotics. Resistance to between three and six antibiotics was also associated with class 1 integron-negative strains of S. Binza, Dublin, Enteritidis, Hadar, Manhattan, Mbandaka, Montevideo, Newport, Typhimurium DT193 and Virchow. Conclusion: The results illustrate specificity of some resistance genes to S. Typhimurium or non- S. Typhimurium serotypes and the involvement of both class 1 integron and non-class 1 integron associated multi-resistance in several serotypes. These data also indicate that the bla(Carb(2)), floR and tetA(G) genes reported in the SG1 region of S. Typhimurium DT104, U302 and some other serotypes are still predominantly limited to S. Typhimurium strains.

Evidence for multiple-antibiotic resistance in Campylobacter jejuni not mediated by CmeB or CmeF

An efflux system, CmeABC, in Campylobacter jejuni was previously described, and a second efflux system, CmeDEF, has now been identified. The substrates of CmeDEF include ampicillin, ethidium bromide, acridine, sodium dodecyl sulfate (SDS), deoxycholate, triclosan, and cetrimide, but not ciprofloxacin or erythromycin. C. jejuni NCTC11168 and two efflux pump knockout strains, cmeB::Kan(r) and cmeF::Kan(r), were exposed to 0.5 to 1 mu g of ciprofloxacin/ml in agar plates. All mutants arising from NCTC11168 were resistant to ciprofloxacin but not to other agents and contained a mutation resulting in the replacement of threonine 86 with isoleucine in the quinolone resistance-determining region of GyrA. Mutants with two distinct phenotypes were selected from the efflux pump knockout strains. Mutants with the first phenotype were resistant to ciprofloxacin only and had the same substitution within GyrA as the NCTC11168-derived mutants. Irrespective of the parent strain, mutants with the second phenotype were resistant to ciprofloxacin, chloramphenicol, tetracycline, ethidium bromide, acridine orange, and SDS and had no mutation in gyrA. These mutants expressed levels of the efflux pump genes cmeB and cmeF and the major outer membrane protein gene porA similar to those expressed by the respective parent strains. No mutations were detected in cmeF or cmeB. Accumulation assays revealed that the mutants accumulated lower concentrations of drug. These data suggest the involvement of a non-CmeB or -CmeF efflux pump or reduced uptake conferring multiple-antibiotic resistance, which can be selected after exposure to a fluoroquinolone.

Polymer-drug conjugates: towards a novel approach for the treatment of endrocine-related cancer

The last decade has seen successful clinical application of polymer–protein conjugates (e.g. Oncaspar, Neulasta) and promising results in clinical trials with polymer–anticancer drug conjugates. This, together with the realisation that nanomedicines may play an important future role in cancer diagnosis and treatment, has increased interest in this emerging field. More than 10 anticancer conjugates have now entered clinical development. Phase I/II clinical trials involving N-(2-hydroxypropyl)methacrylamide (HPMA) copolymer-doxorubicin (PK1; FCE28068) showed a four- to fivefold reduction in anthracycline-related toxicity, and, despite cumulative doses up to 1680 mg/m2 (doxorubicin equivalent), no cardiotoxicity was observed. Antitumour activity in chemotherapy-resistant/refractory patients (including breast cancer) was also seen at doxorubicin doses of 80–320 mg/m2, consistent with tumour targeting by the enhanced permeability (EPR) effect. Hints, preclinical and clinical, that polymer anthracycline conjugation can bypass multidrug resistance (MDR) reinforce our hope that polymer drugs will prove useful in improving treatment of endocrine-related cancers. These promising early clinical results open the possibility of using the water-soluble polymers as platforms for delivery of a cocktail of pendant drugs. In particular, we have recently described the first conjugates to combine endocrine therapy and chemotherapy. Their markedly enhanced in vitro activity encourages further development of such novel, polymer-based combination therapies. This review briefly describes the current status of polymer therapeutics as anticancer agents, and discusses the opportunities for design of second-generation, polymer-based combination therapy, including the cocktail of agents that will be needed to treat resistant metastatic cancer.

Array based detection of antibiotic resistance genes in Gram negative bacteria isolated from retail poultry meat in the UK and Ireland

The use of antibiotics in birds and animals intended for human consumption within the European Union (EU) and elsewhere has been subject to regulation prohibiting the use of antimicrobials as growth promoters and the use of last resort antibiotics in an attempt to reduce the spread of multi-resistant Gram negative bacteria. Given the inexorable spread of antibiotic resistance there is an increasing need for improved monitoring of our food. Using selective media, Gram negative bacteria were isolated from retail chicken of UK-Intensively reared (n = 27), Irish-Intensively reared (n = 19) and UK-Free range (n = 30) origin and subjected to an oligonucleotide based array system for the detection of 47 clinically relevant antibiotic resistance genes (ARGs) and two integrase genes. High incidences of β-lactamase genes were noted in all sample types, acc (67%), cmy (80%), fox (55%) and tem (40%) while chloramphenicol resistant determinants were detected in bacteria from the UK poultry portions and were absent in bacteria from the Irish samples. Denaturing Gradient Gel Electrophoresis (DGGE) was used to qualitatively analyse the Gram negative population in the samples and showed the expected diversity based on band stabbing and DNA sequencing. The array system proved to be a quick method for the detection of antibiotic resistance gene (ARG) burden within a mixed Gram negative bacterial population.