Uso de quelantes de zinc que comprenden dtpa para inhibir la formación de biopelículas.

Un método in vitro para inhibir la formación de una biopelícula que comprende bacteria,

método que comprende poner en contacto la bacteria con una cantidad efectiva de al menos un quelante de zinc, en donde la bacteria comprende al menos un módulo de adhesión de zinc y en donde las bacterias se seleccionan de un grupo que consiste de Staphylococcus epidermidis y Staphylococcus aureus y combinaciones de las mismas, por medio del cual se inhibe la formación de la biopelícula; que se caracteriza por que el al menos un agente quelante de zinc comprende DTPA.

Uso de quelantes de zinc que comprenden DTPA para inhibir la formación de biopeliculas La presente invención se refiere a las áreas de la microbiología y la bioquimica, y más específicamente a los métodos para inhibir la formación de una biopelícula bacteriana, en donde la bacteria diana comprende al menos un módulo de adhesión de zinc y en donde la bacteria se selecciona del 9rupo que consiste de Staphy1ºcoccus epidermis y Staphylococcus aureus y combinaciones de los mismos, el método comprende poner en contacto las bacterias con una cantidad eficaz de al menos un quelante de zinc, de manera que la formación de las biopelículas se inhibe y se caracteriza además porque al menos un quelante de zinc comprende DTPA.

Recientemente se estimó que las infecciones que se adquieren en los hospitales (nosocomiales) son la cuarta causa de muerte en los Estados Unidos, al afectar a 2 millones de pacientes por año y al causar más de 100, 000 muertes anuales, con un costo anual total de más de $ 30 billones. Especies estafiloc6cicas tales como S. epidermidis y S. aureus son responsables de la mayoría de las infecciones nosocomiales; el tratamiento de estas infecciones frecuentemente se hace mucho más dificil por la tendencia de los estafilococos de formar biopelículas.

Las biopeliculas son comunidades de bacterias que se adhieren a sustratos biológicos o abióticos, se diferencian en microy macrocolonias, y producen una matriz exlracelular típicamente compuesta por polisacáridos y proteínas. Las bacterias en las biopelículas son resistentes a los antibióticos y a las respuestas inmunes del huésped y son extremadamente dificiles de erradicar. Por ejemplo, las infecciones que se relacionan con los dispositivos que se deben a las biopelículas estafiloc6cicas a menudo requieren la extirpación quirúrgica del dispositivo que se implanta, el desbridamiento del tejido circundante, yel tratamiento prolon9ado con antibióticos.

Las infecciones estafiloc6cicas son una amenaza re-emergente considerable para la salud humana. A partir de la década de 1980 se observó un aumento dramático en las infecciones que se adquieren en los hospitales, que se asocia principalmente con S. epidermidis y con otros estafilococos coagulasa negativos. S. epidermidis es el único responsable de hasta dos tercios de todas las infecciones del sistema nervioso central que se relacionan con los catéteres o con un Shunt, así como también de hasta la mitad de todas las infecciones de las válvulas cardíacas protésicas o articulaciones artificiales. Las infecciones nosocomiales que tienen como causa a los estafilococos son frecuentemente persistentes y recurrentes , particularmente en el caso de las infecciones de dispositivos médicos permanentes. Además, las biopeliculas de S. epidermidis que se relacionan con los dispositivos pueden conducir a una endocarditis o una septicemia. Así mismo, las infecciones de S. aureus que se relacionan con las biopelículas pueden llegar a diseminarse a otras regiones, lo cual es una preocupación debido a la gran cantidad de toxinas y enzimas que degradan los tejidos que se liberan por S. aureus.

Industrialmente, las biopelículas pueden acumularse en una amplia variedad de sustratos e interferir en una serie de aplicaciones industriales y comerciales, lo que incluye los sistemas de tuberías, sistemas de enfriamiento por agua en centrales eléctricas, refinerías, plantas quimicas, sistemas de aire acondicionado, y similares. Si no se controla, la contaminación biológica que se causa por la formación de las biopeliculas puede interferir con las operaciones, disminuir la eficienci;;l de los sistem;;ls, desperdiciar la energía y los recursos, y afect;;lr neg;;ltivamente ;;1 1;;1 c;;llid;;ld del producto Existe una necesidad de controlar e inhibir la formación de biopelículas en las aplicaciones médicas e industriales. Un área de interés actual implica el uso de la quelación de metales como un medio de inhibición de las biopelículas. La presente invención se refiere especificamente a la quelación de iones metálicos de zinc en las biopelículas compuestas por bacterias 45 que tienen un módulo de adhesión de zinc.

Los métodos de inhibición de la formación de biopelículas en entornos médicos e industriales se desarrollaron previamente mediante la utilización de quel;;lntes de met;;ltes, específicamente quelantes de hierro. Por ejemplo, la patente de los EE.UU. núm. 6, 267, 979, que se concedió el 31 de juliO del 2001, a Raad y otros, describe el uso de los quelantes de metales en 50 combinación con antimicóticos o composiciones antibióticas para la prevención de la contaminación biológica en el tratamiento de agua, la fabricación de pulpa y papel y las inundaciones de agua en los yacimientos de petróleo. La patente de los EE.UU. núm. 7, 314, 857, que se concedió el ide Enero, del 2008, a Madhyastha, describe composiciones antimicrobianas sinérgicas para inhibir la formación de biopeliculas mediante la utilización de combinaciones de una glicoproteína secuestrante de hierro, un péptido catiónico, y un agente quelante de hierro. La patente de los EEUU núm. 55 7, 446, 089, que se concedió el 4 de noviembre del 2008, a Singh y otros, también se refiere a métodos de inhibición de la formación de biopelículas mediante la limitación de la cantidad de hierro disponible para una población de bacterias, de tal manera que la formación de biopelículas puede inhibirse. Estos descubrimientos generalmente apuntan al hierro, un ión metálico de afinidad superior. De hecho, los ran90S que se espeCificaron que se describen en Madhyasta para la quelación de metal, tales como de 12.5 a 200 mgll, no serían eficaces para la quelación de zinc en las bacterias gram positivas, debido a que el zinc es un ion metálico de afinidad inferior que requíere concentraciones relativamente altas de los agentes quelantes.

Las biopelículas estafiloc6cicas están tipicamente inmersas dentro de una matriz de polisacárido extracelular que se 5 sintetiza por las proteínas que se codifican por el operón ica; sin embargo, se describieron recientemente biopelículas estafilocócicas ica-negativas que se basan en interacciones proteina-proteina. Se implicó a la proteina de supelficíe Aap de S. epidermidis (del inglés Accumulation-ªssociated Q.rotein) en las biopeliculas de S. epidermidis que se basan tanto en polisacáridos como en proteínas. La Aap contiene una región de repetición A N-terminal con 11 repeticiones redundantes de 16 aminoácidos, un dominio globular putativo ("a/l3") , y una región de repetición B con un número variable (de 5 a 17) de 10 repeticiones de 128 aminoácidos casi idénticas que terminan en un motivo conservado "de media repetición" (Fig. 1 A) . RoMe, H. y otros, Polysaccharide intercellular adhesin or protein factors in biofilm accumulation of Staphylococcus epidermidis and Staphylococcus aureus isolated from prosthetic hip and knee joint infections, Biomaterials 28:1711-20 (2007) . El elemento de secuencia repetida dentro de la región de repetición B se definió recientemente como un dominio G5, que se encuentra en las proteínas de superficíe de las gram-positivas, metaloproteasas Zn2', y otros factores de virulencia bacterianos (Fig. 5) . A continuación de la región de repetición B en la Aap se encuentra una secuencia repetida similar al colágeno y una secuencia l PXTG de anclaje a la pared celular. Existe una disposición similar del dominio existe en el homólogo SasG de S. aureus (Fig. 1 B) . Corrigan, R.M. y otros, The role of Staphylococcus aureus surface protein SasG in adherence and biofilm formation, Microbiology 153:2435-46 (2007) .

El procesamiento proteolitico de Aap o de SasG entre las regiones de repetición B y 0113 induce la formación de biopelículas a base de proteínas en S. epidermidis y en S. aureus; tanto las biopeliculas proteicas como las que se basan en polisacáridos de S. epidermidis se inhiben por los antisueros anti-Aap. Además, la adición de un fragmento grande soluble de Aap que contiene las regiones similares al colágeno y G5 inhiben la formación de biopeliculas de S. epidennidis que se basan en proteínas. RoMe, H. y otros, Induction of Staphylococcus epidermidis biofilm formation via proteolytic processing

of the accumulation-associated protein by staphylococcal and host proteases, Mol. Microbio!. 55:1883-95 (2005) . En S aureus, la formación de biopelículas que se basan en proteinas era dependiente en el número de dominios G5 en la SasG; se requíeren cinco o más dominios G5 para apoyar la formación de biopelículas. Estos estudios sugirieron que las mitades C-terminales de Aap y de SasG que contienen los dominios G5 se involucran en las interacciones bacterianas dentro de las biopelículas de estafilococos, pero el mecanismo... [Seguir leyendo]

1. Un método in vitro para inhibir la formación de una biopelicu!a que comprende bacteria, método que comprende poner en contacto la bacteria con una cantidad efectiva de al menos un quelante de zinc. en donde la bacteria comprende al menos un módulo de adhesión de zinc y en donde las bacterias se seleccionan de un grupo que consiste de Staphylococcus epidennidis y Staphylococcus aureus y combinaciones de las mismas, por medio del cual se inhibe la formación de la biopelicula; que se caracteriza por que el al menos un agente quelante de zinc comprende DTPA.

2. El método de la reivindicación 1 en donde las bacterias se seleccionan de uno o más grupos que consisten de Staphylococcus aureus (MRSA) resistente a meticilina y Staphylococcus epidermidis resistente a meticilina (MRSE) y combinaciones de las mismas.

3. Un método para inhibir la formación de una biopelicula sobre un dispositivo. en donde la biopelicula comprende bacterias que comprenden al menos un módulo de adhesión de zinc y en donde las bacterias se seleccionan del grupo que consiste de Staphylococcus epidermidis y Staphylococcus aureus y combinaciones de las mismas, método que comprende poner en contacto el dispositivo con una solución que comprende una cantidad efectiva de al menos un quelante de zinc, por medio del cual la formación de una biopelícula sobre el dispositivo se inhibe;

caracterizado por que el al menos un quelante de zinc comprende DTPA.

4. El método de la reivindicación 3 en donde el dispositivo comprende un dispositivo médico implantable.

5. El método de la reivindicación 4 en donde el dispositivos médico implantable se selecciona del grupo que consiste

de marca pasos, válvulas del corazón, articulaciones de remplazo. catéteres. puertos de acceso a catéteres. tubos de diálisis. bandas gástricas, desviaciones, placas atomil!ables. remplazos de discos espinales artificiales. defibriladores implantables internos, dispositivos de terapia de resincronización cardiaca, monitores cardiacos implantables, dispositivos de reparación del ani!!o de la válvula mitral, dispositivos de asistencia ventricular izquierda (LVAD) , corazones artificiales, bombas de infusión implantables, bombas de insulina implantables,

endoprótesis vasculares. neuroestimu!adores implantab!es. implantes maxilofaciales. e implantes dentales 6. El método de cualquiera de las reivindicaciones 3 a 5 en donde el contacto comprende bañar o recubrir el dispositivo.

7. El método de cualquiera de las reivindicaciones 3 a 6 en donde la solución es un revestimiento de gel o polímero.

8. Una composición farmacéutica tópica que comprende una cantidad terapéuticamente efectiva de al menos un que!ante de zinc y al menos un portador farmacéuticamente aceptable, para usar en un método de inhibición de la formación de una biopelicula en un mamífero. en donde la biopelicula comprende bacterias que comprenden al

menos un módulo de adhesión de zinc y en donde la bacteria se selecciona del grupo que consiste de Staphylococcus epidermidis y Staphylococcus aureus y combinaciones de las mismas; caracterizado porque el al menos un quelante de zinc comprende DTPA.

9. La composición farmacéutica de la reivindicación 8. que además comprende una cantidad terapéuticamente eficaz 45 de al menos un agente antimicrobiano, que incluye un antibiótico.

10. La compOSición farmacéutica de la reivindicación 8 o la reivindicación 9, en donde la composición está en fa forma de un enjuague quirúrgico, enjuague dental, aerosol, solución, gel, crema, ungüento, lavado corporal, jabón, batas quirúrgicas, o vendaje impregnado.

so 11 . El método de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7. en donde la concentración de cada que!ante es de 20 IJM a 3 mM.

12. La composición farmacéutica de cualquiera de las reivindicaciones B a 10, en donde la concentración de cada 55 quelante es de 20 IJM a 3 mM.