måndag, 07 augusti 2017 20:21

intervju med Ying Zhang

Written by
Rate this item
(49 votes)

Professor Ying Zhans forskning har fokuserat på bakteriers resistens och persistens mot antibiotika. Han har arbetat med tuberkulos i åratal. Sedan 2009 har han även arbetat med borrelia. Resultatet av hans forskning har kastat nytt ljus över kronisk borrelios.

Vill du vara vänlig att presentera dig själv?

Jag heter Ying Zhang och jag är professor vid John Hopkins Universitet. Min forskning har inriktats på bakteriell persistens och resistens mot antibiotika. Vi har forskat på tuberkulos (TB) som är en persisterande infektion, i många år. Sedan 2009 har vi jobbat med att förstå problemen med persistens vid borrelios.

Vi började vårt arbete med att forska in vitro, vi odlade borreliabakterier och upptäckte att persisterande bakterier utvecklas precis som för alla andra bakterier. Vi började med det eftersom det inte fanns några pålitliga tester för att identifiera läkemedel som fungerar mot persisterande former av borrelia. Därför utvecklade vi en testmetod som kallas SYBR Grön/Pl viability assay, som tillåter oss att screena FDA:s bibliotek av läkemedel mot aktivitet mot persisterande borrelia.

Vi fann att borrelia är en mycket fascinerande och komplex organism eftersom den förändrar form: spiroketform, varierande “round body” form, “aggregerade mikrokolonier” formen och även större biofilm-lika former. Dessa persisterande bakterier är mycket heterogena. Det finns flera olika sorters persiterare och vissa är mycket resistenta medans andra är mindre resistenta. De förändrar sitt antigen uttryck i de olika formerna. Det medför implikationer för såväl diagnos som behandling. Dagens prover baseras på de antigen som uttryck av växande organismer, och de har sina begränsningar. Vi arbetar med att förbättra behandlingen mot borrelia genom att söka antibiotika som riktar sig mot dessa persisterande former, samt även olika kombinationer av droger och utvecklar känsligare diagnostika som inkluderar antigen som persistorer uttrycker.

Vad är din uppfattning om peristerande Lyme borrelios?

Jag anser att denna infektion kan utvecklas till en persisterande och kronisk form som är resistent mot dagens antibiotikaterapi. Det förekommer mycket debatt om denna kroniska form existerar eller inte. Detta problem beror på de unika egenskaper den organism som orsakar Lyme borrelios besitter. En förklaring är att borrelia inte kan odlas efter behandling varken hos patienter eller i djurmodeller. I vissa ovanliga undantagsfall kan man finna spiroketer som går att odla i CSF eller vävnader, men det är isolerade fall.

När patienter får relaps av sina symtom är det mycket svårt att isolera organismen. Det står i stark kontrast till andra persisterande infektioner som TB. När dessa patienter får en relaps kan du odla organismen i sputum. Med borrelia är det helt annorlunda. Du hittar den inte. Men å andra sidan ser jag att patienten lider och att patienten kan förbättras vid förnyad behandling. Jag är övertygad om att du stött på dessa kliniska undersökningar. Dessa studier har använt sig av dagens antibiotika mot borrelia som i huvudsak är aktiva mot de växande formerna men har mycket dålig aktivitet mot de persisterande formerna. Min uppfattning baserar sig på vår erfarenhet av att behandla TB, särskilt med persistordrogen pyrazinamide, studier av läkemedel som är riktade mot borreliapersistorer kommer att vara avgörande för att förbättra behandlingen av persisterande borrelios.

Finns det någon korrelation mellan den tid som behövs för diagnos och uppkomsten av en persisterande infektion?

Ju mer utdragen en infektion är och ju mer försenad diagnosen blir desto mer sannolik blir utvecklingen av en persistent infektion. Det är lika sant för andra persisterande infektioner som tuberkulos. I musmodeller för TB infektioner eller borreliainfektioner är det välkänt att om du tillåter infektionen att fortgå längre före behandlingsstart blir den svårare att behandla och eradikera. Men det är inte alltid lika lätt. Även om patienterna diagnostiseras tidigt kommer de ändå ibland att utveckla symtom på persistens.

Man förstår inte varför 10-20% av patienterna inte svarar på dagens antibiotika mot Lyme borrelios. Det orsakar mycket debatt. Det finns olika teorier:

  • autoimmunitet och immunrespons mot antigen debris
  • residuerande vävnadsskada orsakad av infektion och inflammation
  • co-infektioner med andra organismer som Bartonella eller Babesia, osv.
  • persisterande infektion

Alla dessa olika möjligheter kan överlappa varandra och den ena är inte exklusiv gentemot den andra. Det betyder att vissa av dessa förhållanden kan uppstå samtidigt. Men jag anser att persisterande infektion med organismen borrelia i sig själv är viktig eftersom det har demonstrerats i olika djurmodeller som möss, apor, hundar såväl som hos människa. Det finns många studier och rapporter som demonstrerar problemet mer persistens. Ibland har man även isolerat organismen efter en antibiotikakur.

Det är tydligt påvisat i fallet med Vicki Logan, en patient som Ken Liegner behandlat och som tragiskt nog avlidit. Det gick att odla borreliaorganismen från hennes CFS. Senare studier utförda av Adriana Marques vid NIH visar med Xenodiagnostik att persistens är ett problem. De använder sterila fästingar som får bita patienter som har behandlats med antibiotika och i vissa fall fångar de upp organismen. Organismen är omöjlig att upptäcka genom odling, men kanske med molekylära tester som PCR. Då det är en mycket komplex organism.

Dagens odlingsteknik är inte särskilt bra. Trots att organismer är viabel och förökar sig på sätt och vis, så kan du inte odla den in vitro än så länge. Även studien på möss av Emir Hodzic och Stephen Barthold 2014 visade att, trots behandling med Ceftriaxon i 30 dagar, kunde de påvisa växande DNA innehåll efter behandling under en 12 månaders period, men de lyckades inte odla organismen. De påvisade den genom ökad mängd DNA. Detta indikerar att organismen måste har replikerat sig på något sätt, men trots det kan du inte odla den. Det är en lurig organism att arbeta med.

PLEASE-studien utfördes i Holland. Tidningarna rapporterade att inga läkemedel hjälper mot symtom som uppstår efter behandling mot Lyme-borrelios. Läkare i Hollande säger att denna studie visar att kronisk Lyme-borrelios inte existerar och inte skall behandlas med antibiotika. Vad anser du om dessa tolkningar och vilka slutsatser drar du utifrån resultaten av din forskning?

Först av allt har PLEASE studien flera olika problem med studie designen som kontroller och inklusionskriterier. Det är anmärkningsvärt att alla patienter behandlades med Ceftriaxon i två veckor för att därefter delas in i olika subgrupper för behandling (placebo och olika behandlingsregimer med dagens läkemedel mot borrelia) i 3 månader. Det finns ingen verkligt obehandlad kontrollgrupp, vilket gör data svårtolkade. Dessutom anser vissa läkare att behandlingstiden är otillräcklig.

En annan synpunkt är att de läkemedel som man valde att behandla med i studien, ceftriaxone, doxycyclin, azithromycin/claritromycin inte är särskilt bra på att avdöda persisterande former. Jämfört med den korta behandlingstiden är det inte särskilt förvånande att man inte ser så mycket förbättring.

Det är här våra forskning kommer att få betydelse eftersom vi visat att det finns läkemedel som är effektivare mot persistorformerna än dagens läkemedel mot Lyme-borrelios, och det behövs fler studier i framtiden för att evaluera läkemedel mot persisterande former. Det är för tidigt att säga att antibiotika inte fungerar. När du studerar medias kommentarer när de rapporterar PLEASE-studien låter det som att inga antibiotika fungerar. De säger att dessa patienter med kvarvarande symtom inte kan antibiotikabehandlas, men det är inte så enkelt. De förstår inte betydelsen av läkemedel mot persisterande former.

Våra erfarenheter med att behandla tuberkulos visar oss att persistor-droger som pyrazinamide är viktiga för att förkorta behandlingstiden, och utan den blir den förlängd med åtminstone 9-12 månader. Med läkemedlet mot persistorer PZA kan vi förkorta terapin till 6 månader. Den används som en del av en kombination av läkemedel. Vi behöver ett läkemedel som PZA som inriktar sig på persistorformen, en drog som har den växande formen som mål, och en drog som fungerar både på den växande formen och den vilande formen.

Vid tuberkulosbehandling använder vi: 

  • Isoniazid som fungerar på växande former
  • Rifampicin som fungerar både på väckande och vilande former
  • Pyrazinamide som fungerar på den icke växande presistor formen

Vi måste kombiner alla dessa läkemedel i 6 månader för att mer effektivt bota tuberkulos. Riktlinjerna för att behandla Lyme-borrelios är alltför simpla. Dagens behandling av borrelia klarar endast av sjukdomens aktiva former, men är inte särskilt effektiv på att behandla de persisterande formerna av sjukdomen, troligen därför att organismen uppträder i persisterande form. Det rör sig om en mycket ovanlig sorts organism som även i sina okänsliga persistorformer kan framkalla sjukdom.

Många patienter behandlas verkligen lyckosamt men det är en signifikant grupp som inte svarar särskilt bra till dagens antibiotika mot borrelia. Det är här vi tror att våra droger mot persisterande infektion kan ha betydelse. Vi upptäckte att en analog form av tre läkemedel (doxycyclin som fungerar mot växande former+cefuroxime som fungerar både mot växande och icke växande persistorformer+daptomycin som fungerar mot icke växande persistorformer) precis som i behandlingen av TB är bäst på att eradikera aggregerade biofilm-lika strukturer av borrelia. Vi testar olika kombinationer av droger mot persisterande infektioner både in vitro och i djurstudier. Om regimen är aktiv i djurmodellen så kommer kliniska studier att utföras för att bevisa deras effektivitet hos patienter. Utifrån våra experiment med Tuberkulos inser jag att samma behandlingsprincip bör appliceras på behandling av persisterande Lyme borrelios.

Varför är det så mycket kontrovers runt Lyme-borrelios?

Det är synnerligen viktigt att människor uppmärksammar borrelia, särskil de patienter som har kroniska infektioner och lider oerhört av det som vi idag saknar effektiva lösningar för. Det finns ingen behandling mot persisterande Lyme-borrelios som är godkänd av FDA mot borrelia ännu. Det är ett enormt medicinskt behov som ännu inte kan tillfredsställas.

Tuberkulos är en sjukdom som är möjlig att greppa. Människor kan se den. Den infekterar en lunga och du kan se kavernerna, du kan framställa bilder. Du kan se organismen i patientens sputum. Du kan odla den. Allt är synligt. Borrelia är annorlunda. Spiroketens komplexitet gör den mycket svår att isolera och odla, och patientens lidande fortsätter, ofta i tysthet, och de kan verka friska. Jag tror det är en del i förklaringen varför det “ortodoxa lägret” fortsätter att förneka problemet.

Dagens vetenskap är inte tillräckligt avancerad för att finna lösningen på hur man isolerar organismen eller hur man ger en mer effektiv behandling, men det pågår några lovande studier. Vissa läkare väljer att bara tro på det de ser, men det man kan ser är verkligen begränsat. Det finns många saker som inte syns men ändå existerar. Vi har ingen metod för att odla borrelia som vi har med organismer som tuberkulos. Läkarna har huvudsakligen patientens behandlingssvar som riktlinje. Kanske kommer vi att upptäcka biomarkörer som reflekterar sjukdomsaktiviteten.

Vid slutet av dagen kommer allt ner till att upptäcka en effektiv regim som mer förutsägbart botar dessa kronisk sjuka patienter. Detta problem är svårt att lösa och så heterogent, med ett spektrum från aktiv (akut) sjukdom till persisterande sjukdomstillstånd, där vissa kan ha inslag av autoimmun sjukdom. Detta är en stor utmaning för den moderna medicinska vetenskapen, och mer forskning behövs för att lösa den frågan.

Tror du att det finns hopp för patienter som förblir sjuka efter behandlingen?

Idag finns det många aktiviteter och intresse för forskning runt borrelia. Men de ekonomiska resurser som regeringarna sätter av för borrelia är mycket begränsade. Patienter och forskare får visst stöd från större forskningsorienterade fonder som Cohen Foundation och the Global Lyme Alliance som stöder vårt arbete. Vi är mycket tacksamma för det. De sätter av allt mer resurser för forskning om borrelia, men å andra sidan, skall man utföra kliniska studier och utveckla bättre diagnostiska metoder behövs medel från regeringar och kommersiella intressen.

Baserat på färska studier från olika laboratorier och en förbättrad miljö för forskningsanslag, tror jag det finns hopp. Vi är mycket uppmuntrade av de senaste resultaten om läkemedel som fungerar för persisterande borrelia och de aktiva kombinationer av läkemedel som vi upptäckt. Även om våra data gäller in vitro hoppas vi att sådana kombinationer av droger mot persisterande bakterier kommer att hjälpa till med att mer effektivt behandla och bota persisterande Lyme borrelios. Under tiden arbetar vi med våra samarbetspartners för att validera de effektiva läkemedelskombinationerna i djurförsök, vilket är ett ganska omständigt, tidskrävande och kostsamt.

Jag får e-mail och telefonsamtal från patienter hela tiden eftersom de lider och de nuvarande riktlinjerna sviker dem. Jag svarar dem: “ge inte upp; det finns hopp”.

 

Professor Ying Zhang

Översättning Kenneth Sandström

 

References

Animal models

  • Hodzic E, Feng S, Holden K, Freet KJ en Barthold SW. Persistence of Borrelia burgdorferi following antibiotic treatment in mice. Antimicrob Agents Chemother 2008;52:1728–1736.
  • Yrjanainen H, Hyotenen J, Song SR, Oksi J, Hartiala K, Viljanen MK. Anti-tumor necrosis factor-alpha treatment activates Borrelia burgdorferi spirochetes in 4 weeks after ceftriaxone treatment in C3H/He mice. J Infect Dis 2007;195:1489–1496.
  • Yrjanainen H, Hytonen J, Hartiala P, Oksi J, Vijanen MK. Persistence of borrelial DNA in the joints of Borrelia burgdorferi-infected mice after ceftriaxone treatment. APMIS 2010; 118(9): 665–673.
  • Bockenstedt LK, Mao J, Hodzic E, Barthold SW, Fish D (2002) Detection of attenuated, non-infectious spirochetes after antibiotic treatment of Borrelia burgdorferi-infected mice. J Infect Dis 2002;186:1430–1437
  • Embers ME, Barthold SW, Borda JT, Bowers L, Doyle L, Hodzic E, Jacobs MB, Hasenkampf NR, Martin DS, Narasimhan S et al. Persistence of Borrelia burgdorferi in Rhesus Macaques following Antibiotic Treatment of Disseminated Infection. PLoS One 2012;7(1):e29914.
  • Malawista SM, Barthold SW en Persing DH. Fate of Borrelia burgdorferi DNA in tissues of infected mice after antibiotic treatment. J Infect Dis 1994;170:1312–1316.
  • Straubinger RK. PCR-based quantification of Borrelia burgdorferi organisms in canine tissue over a 500-day postinfection period. J Clin Microbiol 2000; 38:2191–2199.
  • Straubinger RK, Straubinger AF, Summers BA en Jacobson RH. Status of Borrelia burgdorferi infection after antibiotic treatment and the effects of corticosteroids: an experimental study. J Infect Dis 2000; 181:1069–1081.
  • Straubinger RK, Summers BA, Chang YF, Appel MJG. Persistence of Borrelia burgdorferi in experimentally infected dogs after antibiotic treatment. J Clin Microbiol 1997; 35:111–116.
  • Hodzic e , Imai D, Feng S en Barthold SW. Resurgence of Persisting Non-Cultivable Borrelia burgdorferi following Antibiotic Treatment in Mice. PLoS One. 2014;9(1):e86907.

Xenodiagnose

  • Marques A, Hu LT et al. Xenodiagnosis to detect Borrelia burgdorferi infection: a first-in-human study. Clin Infect Dis. 2014;58(7):937-45.

Persisters

  • Feng J, Zhang S, Shi W en Zhang Y. Activity of Sulfa Drugs and Their Combinations against Stationary Phase B. burgdorferi In Vitro. Antibiotics. 2017;6(1). pii: E10.
  • Feng J, Zhang S, Shi W en Zhang Y. Ceftriaxone Pulse Dosing Fails to Eradicate Biofilm-Like Microcolony B. burgdorferi Persisters Which Are Sterilized by Daptomycin/ Doxycycline/Cefuroxime without Pulse Dosing. Front Microbiol. 2016;7:1744.
  • Feng J, Shi W, Zhang S, Sullivan D, Auwaerter PG en Zhang Y. A Drug Combination Screen Identifies Drugs Active against Amoxicillin-Induced Round Bodies of In Vitro Borrelia burgdorferi Persisters from an FDA Drug Library. Front Microbiol. 2016;7:743.
  • Feng J, Weitner M, Shi W, Zhang S en Zhang Y. Eradication of Biofilm-Like Microcolony Structures of Borrelia burgdorferi by Daunomycin and Daptomycin but not Mitomycin C in Combination with Doxycycline and Cefuroxime. Front Microbiol. 2016;7:62.
  • Feng J, Zhang S, Shi W en Zhang Y. Persister mechanisms in Borrelia burgdorferi: implications for improved intervention. Emerg Microbes Infect. 2015;4(8):e51.
  • Feng J, Auwaerter PG en Zhang Y. Drug combinations against Borrelia burgdorferi persisters in vitro: eradication achieved by using daptomycin, cefoperazone and doxycycline. PLoS One. 2015;10(3):e0117207.
  • Feng J, Wang T, Zhang S, Shi W en Zhang Y. An optimized SYBR Green I/PI assay for rapid viability assessment and antibiotic susceptibility testing for Borrelia burgdorferi. PLoS One. 2014;9(11):e111809.
  • Feng J, Wang T, Shi W, Zhang S, Sullivan D, Auwaerter PG en Zhang Y. Identification of novel activity against Borrelia burgdorferi persisters using an FDA approved drug library. Emerg Microbes Infect. 2014;3(7):e49.
  • Sharma B, Brown AV, Matluck NE, Hu LT en Lewis K. Borrelia burgdorferi, the Causative Agent of Lyme Disease, Forms Drug-Tolerant Persister Cells. Antimicrob Agents Chemother. 2015;59(8):4616-24.
  • Lewis K. Persister cells, dormancy and infectious disease. Nat Rev Microbiol 2007; 5(1):48–56.
  • Lewis K. Persister cells. Annu Rev Microbiol 2010; 64(1):357–372.
  • Barthold SW, Hodzic E, Imai D, Feng S, Yang X, Luft BJ. Ineffectiveness of tigecycline against persistent Borrelia burgdorferi. Antimicrob Agents Chemother 2010; 54:643–651.
Read 53008 times Last modified on måndag, 23 oktober 2017 12:23
Huib

Huib Kraaijeveld

Initiator On Lyme Foundation