Valutazione di una nuova strategia terapeutica individualizzata per le infezioni da batteri Gram-negativi resistenti ai carbapenemi

Il problema sanitario - Resistenza antimicrobica (AMR) nella GNB e scarsità di opzioni terapeutiche AMR, in particolare nelle infezioni da GNB (ad es. Pseudomonas aeruginosa, Enterobacteriaceae e Acinetobacter baumannii), significa resistenza a più o addirittura a tutte le classi di antibiotici disponibili. La crescente incidenza di CRGNB e XDRGNB è oggi una sfida sanitaria globale urgente. Questi agenti patogeni sono classificati come agenti patogeni di "priorità 1" (massima criticità) dall'Organizzazione mondiale della sanità (OMS). Hsu et al di Singapore hanno pubblicato di recente sulla prevalenza stimata di Enterobacteriaceae resistenti ai carbapenemi (CRE) e A. baumannii resistenti ai carbapenemi (CRA).

Gli antibiotici sono il "fondamento" della medicina moderna, senza i quali le procedure mediche chiave, tra cui la chirurgia e la chemioterapia per il cancro, sono rese troppo pericolose da eseguire. Con l'avvento del CRGNB, le strategie di trattamento antibiotico efficaci sono ora limitate. Attualmente, circa 700.000 persone muoiono ogni anno a causa di infezioni resistenti nel mondo. Si stima che entro il 2050, 10 milioni di vite (1 persona su 3) all'anno e un totale di 100 trilioni di dollari di produzione economica saranno a rischio a causa di infezioni resistenti ai farmaci, se i tassi di resistenza continueranno ad aumentare senza sosta. Patel e collaboratori hanno osservato tassi di mortalità del 40-50% nei pazienti con infezioni del flusso sanguigno causate da CR Klebsiella pneumoniae. La maggior parte delle infezioni da CRE e la trasmissione di CRE sono prevalentemente legate all'esposizione sanitaria.

Terapia di combinazione: un'attuale opzione terapeutica fondamentale contro CRGNB Dato l'attuale panorama della resistenza, unito a una pipeline in continua diminuzione di farmaci per il trattamento di queste infezioni, i medici di Singapore devono ora affrontare una grave mancanza di terapie antimicrobiche efficaci per trattare le infezioni causate da CRGNB. Mentre la polimixina B, un vecchio antibiotico precedentemente abbandonato a causa di un presunto alto tasso di tossicità, è stato resuscitato per tali infezioni, la presenza di eteroresistenza alla polimixina B limita la sua utilità come monoterapia nelle infezioni gravi o profonde. Attualmente, la terapia di combinazione antibiotica è stata adottata dalla maggior parte dei medici di malattie infettive (ID) a livello locale, come trattamento cardine contro le infezioni da CRGNB, a causa dei benefici teorici conferiti dalla terapia di combinazione antibiotica (ad es. sinergismo, prevenzione dello sviluppo di resistenza). Inoltre, vi sono prove cliniche crescenti che suggeriscono che la terapia di combinazione antibiotica può migliorare la prognosi.

Purtroppo fino ad oggi, la riduzione della mortalità associata alla terapia di combinazione antibiotica nel trattamento delle infezioni da CRGNB non è stata osservata in modo coerente in tutti gli studi. Ad esempio, in un confronto prospettico di 55 pazienti trattati per infezioni da XDR A. baumannii, gli autori hanno scoperto che la combinazione di colistina + tigeciclina determinava una mortalità più elevata rispetto a colistina + un carbapenemico quando la concentrazione minima inibente di tigeciclina (MIC) del patogeno responsabile era >2 mg/L (HR = 6,93, IC 95% 1,61-29,78; P = 0,009), suggerendo che è necessaria cautela quando si sviluppano regimi di combinazione di polimixina.

Nel nostro studio retrospettivo locale, i ricercatori hanno dimostrato che, rispetto alla monoterapia con polimixine o alla terapia di combinazione antibiotica non guidata, la selezione guidata di combinazioni antibiotiche razionalmente ottimizzate era associata a tassi significativamente inferiori (di 8 volte) di mortalità correlata all'infezione nei pazienti con Infezioni da XDRGNB. Nella maggior parte dei precedenti studi sulla terapia di combinazione in ambito clinico, gli studi sono tipicamente limitati da campioni di piccole dimensioni e natura retrospettiva. Per affrontare l'ambiguità che circonda l'uso di combinazioni di polimixina, sono attualmente in corso tre ampi RCT prospettici in Europa e negli Stati Uniti (ClinicalTrials.gov ID NCT01732250, NCT0159797, NCT03159078)). In questi studi, una combinazione fissa (polimixine + carbapenemi) verrà confrontata con un tipo fisso di monoterapia (solo polimixine).

Diversità e complessità molecolare nel CRGNB locale e le implicazioni nella selezione della combinazione di antibiotici Sebbene i suddetti studi all'estero cercheranno di affrontare l'ambiguità che circonda l'uso di combinazioni di polimixina confrontando una combinazione fissa (colistina + meropenem) con una singola monoterapia, i risultati del le prove probabilmente non saranno generalizzabili o applicabili in molte aree geografiche in Asia, in particolare nel nostro ambiente locale, a causa della diversità e complessità dei meccanismi molecolari di resistenza nei nostri ceppi CRGNB locali. Pertanto, saranno necessari ulteriori studi clinici per valutare la sinergia tra le polimixine e altri agenti per patogeni di tipo specifico. Un tale approccio per determinare combinazioni di antibiotici efficaci richiederà troppo tempo e certamente non sarà conveniente.

A differenza dei paesi negli Stati Uniti e in Europa, dove si osserva un K. pneumoniae clonale predominante (ST-258) e un tipo di resistenza (KPC), vi è una maggiore diversità a Singapore. Ciò complica notevolmente le strategie di gestione, inclusa la selezione di combinazioni efficaci per l'uso clinico.

La nostra CRE locale è associata a una varietà di meccanismi di resistenza (ad es. varie produzioni di carbapenemasi in IMP, KPC, NDM, OXA-48, OXA-181, OXA-232 e doppia produzione di carbapenemasi con/senza regolazione della porina). Il K. pneumoniae locale sembrava essere di tipi di sequenza (ST) molto vari (ST 11, 14, 15, 17, 29, 42, 48, 147, 163, 231, 237, 273, 437, 568, 841 e 885 ). Inoltre, i ricercatori hanno anche rilevato la presenza del nuovo plasmide mcr-1 che conferisce resistenza alle polimixine nei nostri isolati CRE che sono produttori di KPC o NDM in SGH. Per CR A. baumannii, sono stati osservati tre cloni (IC I, IC II e IC2 II, rispettivamente) dai tre focolai del 1996, 2001 e 2006. Mentre questi cloni ospitavano geni produttori di carbapenemasi - blaOXA-64, blaOXA-66 e blaOXA-51-like, rispettivamente, sono stati descritti anche blaIMP-4, ISAba1-blaOXA-23-like e blaOXA-58-like. Per CR P. aeruginosa, i nostri isolati locali non appartenevano a nessun importante complesso clonale internazionale come ST111 e ST235. Mentre la produzione di carbapenemasi in CR P. aeruginosa è meno comune, sono stati descritti blaIMP e blaVIM. I meccanismi non mediati dalla carbapenemasi (gene veb-1 +/- pompe di efflusso +/- perdite di porina) spiegavano la resistenza ai carbapenem nei ceppi locali di P. aeruginosa.

I meccanismi eterogenei di resistenza, insieme all'interazione di molteplici meccanismi di resistenza nel CRGNB locale, hanno un impatto sulle decisioni di selezione della terapia e rappresentano una grande sfida per i medici a livello locale. La presenza di mutazioni porina e livelli variabili di espressione porina complica ulteriormente le risposte del patogeno alla terapia antibiotica, compresa la terapia di combinazione. Ad esempio, uno dei meccanismi di sinergia postulati è che la permeabilizzazione della membrana mediata dalle polimixine può migliorare l'accesso dei carbapenemi ai loro siti bersaglio, riducendo quindi le possibilità di idrolisi dei carbapenem da parte delle carbapenemasi. Questa attività sinergica può essere ridotta in presenza di ridotta permeabilità correlata alla porina, ed è dimostrato che le combinazioni di colistina-doripenem/ertapenem non erano sinergiche e non erano battericide contro gli isolati con bassa espressione di porina. A livello locale, i ricercatori hanno anche precedentemente dimostrato che, a causa della variabilità dei meccanismi di resistenza e dell'interazione tra più meccanismi, i tipi di combinazione antimicrobica efficace sono specifici del ceppo batterico. Data l'ampia varietà e le permutazioni dei meccanismi di resistenza, le combinazioni antimicrobiche efficaci sono molto varie e pertanto sono necessari test specifici del ceppo per guidare la selezione delle combinazioni specifiche del ceppo nel nostro contesto locale.

Risolvere il problema sanitario - Terapia combinata ceppo-specifica come terapia di precisione contro la CRGNB Alla luce del problema sopra descritto, l'applicazione della "medicina di precisione" attraverso la chemioterapia antimicrobica individualizzata sarà il punto cruciale nella nostra lotta contro le infezioni da CRGNB. I test di combinazione di antibiotici ceppo-specifici, in particolare, dovrebbero essere eseguiti per guidare la selezione dei farmaci per la terapia combinata per i seguenti scopi: escludere combinazioni di antibiotici antagonisti e accertare la giusta ed efficace combinazione di antibiotici che sia sinergica e battericida per uno specifico CRGNB. Attualmente, in un ambiente ospedaliero di routine, la selezione terapeutica per CRGNB è guidata da test di sensibilità in vitro (ad es. diffusione su disco, Vitek 2) e nella migliore delle ipotesi accoppiato con la determinazione delle MIC (che potrebbe richiedere un giorno aggiuntivo per la disponibilità dei risultati). Attualmente, questo costituisce l'assistenza standard o la migliore terapia disponibile. Tuttavia, tali tradizionali risultati di sensibilità al singolo antibiotico hanno un'utilità limitata nel guidare la selezione della terapia di combinazione contro CRGNB, poiché le MIC da sole non sono utili nella previsione dell'effetto sinergico/battericida e guidano la selezione della terapia di combinazione di antibiotici, che è richiesta in Infezioni da CRGNB in ​​cui quasi tutti i singoli antibiotici sono inefficaci.

Alla luce delle esigenze cliniche nel nostro contesto locale, è stato sviluppato un test prospettico di combinazione di antibiotici in vitro (iACT), con un tempo di risposta rapido inferiore a 24 ore (per conoscere una combinazione di antibiotici che sia almeno inibitoria), per guidare i medici nella gestione dei pazienti con infezioni da CRGNB/XDRGNB. iACT e il suo flusso di lavoro sono stati sviluppati su richiesta urgente dei nostri medici di malattie infettive (ID), dopo un'ampia ricerca sull'uso di iACT per la gestione dei pazienti con infezioni CRGNB/XDRGNB. Le combinazioni antibiotiche, che si dimostreranno almeno inibitorie contro la crescita del patogeno, saranno rese note al medico richiedente l'identificazione entro 18-24 ore. Dopo altre 20 ore, la combinazione di antibiotici battericidi sarà confermata con il medico di identificazione. L'obiettivo dell'iACT è guidare i medici nella scelta di una terapia combinata individualizzata e razionalmente ottimizzata, tenendo conto dei risultati dei test di combinazione in vitro di ciascun ceppo e dei parametri clinici e farmacocinetici (PK) del paziente. Ad oggi, il ruolo e la fattibilità dell'iACT, così come l'utilità clinica del servizio, sono stati pubblicati in una serie di studi retrospettivi. Tuttavia, iACT non è ufficialmente accettato per essere utilizzato nella pratica di routine in SGH o in qualsiasi altra parte del mondo. L'ufficio di medicina traslazionale SGH ha raccomandato che siano necessarie prove forti con dati di alta qualità provenienti da studi di controllo prospettici randomizzati per cambiare la pratica attuale.

Per valutare appieno l'utilità clinica della terapia guidata iACT, i ricercatori propongono di condurre un RCT confrontando la strategia terapeutica che incorpora iACT per guidare la selezione delle combinazioni di antibiotici con l'attuale terapia standard. L'RCT iACT supererà i limiti insiti negli studi retrospettivi e negli studi clinici sopra menzionati (ClinicalTrials.gov ID NCT01732250, NCT01597973, NCT03159078) condotti all'estero.

In primo luogo, il disegno RCT ridurrà al minimo il confondimento e il bias di allocazione tra i bracci di trattamento. In secondo luogo, l'uso della nostra nuova piattaforma iACT consentirà la selezione tempestiva di combinazioni di antibiotici specifiche per ceppo contro ciascun ceppo CRGNB, invece di utilizzare solo una singola combinazione fissa in questi studi (ClinicalTrials.gov ID NCT01732250, NCT01597973, NCT03159078). In terzo luogo, attraverso un'analisi dettagliata della presenza di varie carbapenemasi, pompe di efflusso e rilevamento della perdita di porina, gli investigatori avranno una descrizione dettagliata dei meccanismi molecolari che mediano la resistenza ai carbapenem. Tale descrizione dei meccanismi molecolari documenterà che la nostra strategia di terapia guidata proposta è adatta a più di un tipo di infezioni da CRGNB con una varietà di meccanismi di resistenza e in grado di combattere l'epidemiologia molecolare locale e globale delle infezioni da CRGNB, rafforzando la validità esterna e l'applicabilità di questa nuova strategia terapeutica.

Sviluppare nuove conoscenze con applicazioni scientifiche e cliniche Attualmente, i CRGNB sono elencati come i patogeni più critici dall'Organizzazione mondiale della sanità (OMS), per i quali sono urgentemente necessarie nuove ed efficaci strategie di trattamento contro i CRGNB. Una volta completato, il nostro studio rappresenterebbe il primo studio controllato randomizzato che esamina l'utilità del test di combinazione di antibiotici ceppo-specifico nel trattamento delle infezioni da CRGNB. Se la nostra ipotesi è dimostrata, questa strategia di terapia guidata può cambiare i paradigmi della pratica attuale nel trattamento della CRGNB sia a livello locale che internazionale e fornire una nuova soluzione alla gestione delle infezioni da CRGNB. Data l'eterogeneità dei pazienti con infezioni da CRGNB, il nostro RCT proposto affronta inequivocabilmente le sfide nel trattamento dell'infezione da CRGNB in ​​modi altrimenti non possibili (ad es. ClinicalTrials.gov ID NCT01732250, NCT01597973, NCT03159078). Attraverso la descrizione dell'epidemiologia molecolare delle infezioni da CRGNB nel nostro studio, i ricercatori forniranno nuove informazioni sui complicati meccanismi di resistenza comuni nei nostri ceppi CRGNB locali. I ricercatori prevedono che i risultati di questo studio guideranno ulteriori ricerche, in particolare la ricerca traslazionale, per arricchire ulteriormente la conoscenza e migliorare la gestione delle infezioni da CRGNB.