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Enregistrement W3018267232 · doi:10.1101/2020.04.23.058875

Mechanistic understanding enables the rational design of salicylanilide combination therapies for Gram-negative infections

2020· preprint· en· W3018267232 sur OpenAlexafffund
Janine N. Copp, Daniel Pletzer, Alistair S. Brown, Joris van der Heijden, C.M. Miton, Rebecca J. Edgar, Michelle H. Rich, Rory F. Little, Elsie M. Williams, Robert E. W. Hancock, Nobuhiko Tokuriki, David F. Ackerley

Notice bibliographique

RevuebioRxiv (Cold Spring Harbor Laboratory) · 2020
Typepreprint
Langueen
DomaineBiochemistry, Genetics and Molecular Biology
ThématiqueAntibiotic Resistance in Bacteria
Établissements canadiensCanada's Michael Smith Genome Sciences CentreUniversity of British Columbia
Organismes subventionnairesMarsden FundHealth Research Council of New ZealandNatural Sciences and Engineering Research Council of CanadaRoyal Society Te ApārangiCanadian Institutes of Health ResearchKillam TrustsRoyal SocietyMichael Smith Health Research BC
Mots-clésNiclosamideEffluxAntibioticsPharmacologyMultiple drug resistanceCombination therapyDrug resistanceMode of actionBiologyMicrobiologyBiochemistry

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Abstract One avenue to combat multidrug-resistant Gram-negative bacteria is the co-administration of multiple drugs (combination therapy), which can be particularly promising if drugs synergize. The identification of synergistic drug combinations, however, is challenging. Detailed understanding of antibiotic mechanisms can address this issue by facilitating the rational design of improved combination therapies. Here, using diverse biochemical and genetic assays, we reveal the molecular mechanisms of niclosamide, a clinically-approved salicylanilide compound, and demonstrate its potential for Gram-negative combination therapies. We discovered that Gram-negative bacteria possess two innate resistance mechanisms that reduce their niclosamide susceptibility: a primary mechanism mediated by multidrug efflux pumps and a secondary mechanism of nitroreduction. When efflux was compromised, niclosamide became a potent antibiotic, dissipating the proton motive force (PMF), increasing oxidative stress and reducing ATP production to cause cell death. These insights guided the identification of diverse compounds that synergized with salicylanilides when co-administered (efflux inhibitors, membrane permeabilizers, and antibiotics that are expelled by PMF-dependent efflux), thus suggesting that salicylanilide compounds may have broad utility in combination therapies. We validate these findings in vivo using a murine abscess model, where we show that niclosamide synergizes with the membrane permeabilizing antibiotic colistin against high-density infections of multidrug-resistant Gram-negative clinical isolates. We further demonstrate that enhanced nitroreductase activity is a potential route to adaptive niclosamide resistance but show that this causes collateral susceptibility to clinical nitro-prodrug antibiotics. Thus, we highlight how mechanistic understanding of mode of action, innate/adaptive resistance, and synergy can rationally guide the discovery, development and stewardship of novel combination therapies. Importance There is a critical need for more effective treatments to combat multidrug-resistant Gram-negative infections. Combination therapies are a promising strategy, especially when these enable existing clinical drugs to be repurposed as antibiotics. We reveal the mechanisms of action and basis of innate Gram-negative resistance for the anthelmintic drug niclosamide, and subsequently exploit this information to demonstrate that niclosamide and analogs kill Gram-negative bacteria when combined with antibiotics that inhibit drug efflux or permeabilize membranes. We confirm the synergistic potential of niclosamide in vitro against a diverse range of recalcitrant Gram-negative clinical isolates, and in vivo in a mouse abscess model. We also demonstrate that nitroreductases can confer resistance to niclosamide, but show that evolution of these enzymes for enhanced niclosamide resistance confers a collateral sensitivity to other clinical antibiotics. Our results highlight how detailed mechanistic understanding can accelerate the evaluation and implementation of new combination therapies.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,000
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Expérimental (laboratoire) · Signal consensuel: Expérimental (laboratoire)
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,003
Score d'incertitude au seuil0,009

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0000,000
Intégrité de la recherche0,0000,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0030,001

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,039
Tête enseignante GPT0,251
Écart entre enseignants0,212 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeExpérimental (laboratoire)
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations4
Publié2020
Routes d'admission2
Résumé présentoui

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