Pexiganan (MSI-78)

1. Обзор

Пексиганан (MSI-78) — это синтетический противомикробный пептид из 22 аминокислот, разработанный как оптимизированный аналог магаинина-2, природного противомикробного пептида, обнаруженного в коже Xenopus laevis Майклом Заслоффом в 1987 году [1]. С последовательностью GIGKFLKKAKKFGKAFVKILKK-NH2 и чистым зарядом +9 при физиологическом pH, пексиганан представляет собой рационально разработанное улучшение исходной последовательности магаинина-2 (заряд +3), достигнутое путем замены нескольких остатков для увеличения катионности и оптимизации амфипатической спиральной геометрии [5].

Пексиганан был разработан компанией Magainin Pharmaceuticals (позже Genaera Corporation) как местное противомикробное средство для лечения диабетических язв стопы с легкой степенью инфицирования. Он продемонстрировал широкую бактерицидную активность против более чем 3000 клинических изолятов, включая грамположительные и грамотрицательные аэробы, анаэробы и мультирезистентные организмы [2]. Механизм действия пептида — нарушение мембраны путем образования тороидальных пор — принципиально отличается от обычных антибиотиков и показывает минимальную склонность к развитию резистентности [12][13].

Клиническая разработка пексиганана была отмечена регуляторными разочарованиями. Два исследования фазы 3 в конце 1990-х годов продемонстрировали клиническую эффективность, сравнимую с пероральным офлоксацином в лечении диабетических язв стопы с легкой степенью инфицирования (примерно 90% клинического улучшения в обеих группах), но FDA отказало в одобрении в 1999 году [3]. Агентство выразило обеспокоенность тем, что дизайн исследования на неполноценность не смог адекватно продемонстрировать, что пексиганан обеспечивает значительный терапевтический прогресс. Последующее исследование фазы 3, проведенное Dipexium Pharmaceuticals (ONESTEP-1, завершено в 2016 году), также не достигло первичной конечной точки, фактически завершив клиническую программу.

Несмотря на эти клинические неудачи, пексиганан остается одним из наиболее тщательно изученных противомикробных пептидов и продолжает служить эталонным соединением для исследований противомикробных пептидов. Он также исследовался для противомикробных покрытий медицинских изделий и в качестве компонента комбинированной терапии [10][11].

Type

Synthetic magainin-2 analog

Molecular Weight

2477.2 Da

Sequence

GIGKFLKKAKKFGKAFVKILKK-NH2 (22 amino acids)

Net Charge

+9 at physiological pH

Structure

Amphipathic alpha-helix

Parent Compound

Magainin-2 (from Xenopus laevis)

Formulation

1% pexiganan acetate cream (Locilex)

Target Indication

Mildly infected diabetic foot ulcers

Developer

Magainin Pharmaceuticals / Genaera; later Dipexium Pharmaceuticals / MacroChem

Regulatory Status

FDA rejected (1999); Phase 3 repeated (2016, failed primary endpoint)

2. Механизм действия

Пексиганан убивает бактерии посредством механизма нарушения мембраны, который был подробно охарактеризован с использованием твердотельной ЯМР, нейтронной дифракции и биофизических методов [4][18].

2.1 Связывание с мембраной и образование пор

Механизм включает несколько этапов:

Электростатическое притяжение. Высокий чистый положительный заряд (+9) пексиганана вызывает быстрое электростатическое связывание с отрицательно заряженными поверхностями бактериальных мембран. Этот заряд значительно выше, чем у исходного магаинина-2 (+3), что способствует усилению сродства связывания и снижению значений МИК.

Внедрение амфипатической спирали. При контакте с мембраной пексиганан принимает четко определенную амфипатическую альфа-спираль. Исследования твердотельной ЯМР Холлока и др. (2003) показали, что молекулы MSI-78 изначально располагаются параллельно поверхности мембраны, причем гидрофобная сторона погружена в липидный бислой, а заряженные остатки ориентированы в водную фазу [4].

Напряжение положительной кривизны. При пороговых концентрациях накопленные молекулы пексиганана индуцируют напряжение положительной кривизны в липидном бислое. Этот механический эффект приводит к истончению мембраны и образованию тороидальных пор — трансмембранных каналов, выстланных как молекулами пептида, так и липидными головками, которые непрерывно изгибаются от внешнего к внутреннему слою [4][16].

Гибель клеток. Образование пор приводит к быстрому рассеиванию трансмембранного электрохимического градиента, утечке цитоплазматического содержимого и лизису клеток. Процесс зависит от концентрации и обычно обеспечивает более 99,9% гибели бактерий в течение нескольких минут при концентрациях, равных или превышающих МИК.

2.2 Профиль резистентности

Критическим преимуществом пексиганана перед обычными антибиотиками является его чрезвычайно низкая склонность к развитию резистентности. Эксперименты с последовательным пассажем показали, что бактерии, подвергавшиеся воздействию пексиганана в суб-МИК концентрациях в течение более 600 поколений, демонстрируют незначительное увеличение значений МИК (менее чем в 2 раза) [13]. Это резко контрастирует с обычными антибиотиками, такими как рифампицин, где увеличение МИК в 100 раз может развиться в течение 10-20 пассажей. Перрон и др. (2006) продемонстрировали, что экспериментальная эволюция резистентности к пексиганану у E. coli и Pseudomonas fluorescens требовала значительного селективного давления и приводила лишь к умеренным уровням резистентности (увеличение МИК в 4-8 раз), сопровождавшимся значительными затратами на приспособленность [12].

3. Исследованные применения

Инфекции стоп при диабете (данные клинических исследований фазы 3)

Основным клиническим показанием для пексиганана было местное лечение диабетических язв стопы с легкой степенью инфицирования, одного из наиболее распространенных и дорогостоящих осложнений сахарного диабета.

Исследования фазы 3 (Lipsky et al., 2008). Два ключевых многоцентровых, рандомизированных, двойных слепых исследования фазы 3 (Исследования MSI-78-006 и MSI-78-007) включили в общей сложности 835 пациентов с диабетическими язвами стопы с легкой степенью инфицирования [3]. Пациенты были рандомизированы либо на местное применение крема с 1% ацетатом пексиганана (дважды в день), либо на пероральный прием офлоксацина 400 мг дважды в день. Первичной конечной точкой было клиническое улучшение к концу лечения (14-28 дней).

Результаты продемонстрировали сопоставимую эффективность: показатели клинического улучшения составили 90% против 90% в Исследовании 006 и 85% против 86% в Исследовании 007 для пексиганана и офлоксацина соответственно. Показатели бактериологической эрадикации также были схожими. Пексиганан хорошо переносился, побочные эффекты ограничивались легкими местными реакциями (жжение, покалывание) в месте применения. Системного всасывания не выявлено.

Отказ FDA (1999). Несмотря на демонстрацию неполноценной эффективности по сравнению с установленным системным антибиотиком, FDA выдало письмо об отказе в одобрении в 1999 году. Агентство подняло несколько вопросов: (1) дизайн исследования на неполноценность не доказал, что местный пексиганан лучше отсутствия лечения (поскольку группа плацебо отсутствовала); (2) легкие диабетические язвы стопы могут разрешиться без антибиотикотерапии; (3) не было продемонстрировано превосходства над существующими методами лечения, которое оправдывало бы одобрение нового класса препаратов [17].

Исследование ONESTEP-1 (Dipexium, 2016). Dipexium Pharmaceuticals приобрела права на пексиганан и разработала новое исследование фазы 3 (ONESTEP-1) с группой плацебо для решения проблем FDA с плацебо. В исследовании приняли участие 778 пациентов с диабетическими язвами стопы с легкой степенью инфицирования, рандомизированных на получение крема с пексигананом или крема-носителя. Однако исследование не достигло первичной конечной точки, не показав статистически значимой разницы в показателях клинического излечения между пексигананом и носителем. Высокий уровень ответа на плацебо (предполагающий спонтанное разрешение многих легких инфекций), вероятно, способствовал этому результату. Впоследствии Dipexium подала заявление о банкротстве.

Антимикробный спектр (убедительные данные in vitro)

Гэ и др. (1999) установили полный спектр действия пексиганана in vitro против 3109 клинических изолятов из диабетических язв стопы [2]. Основные выводы включали:

• Грамположительные аэробы: МИК90 16-32 мкг/мл против S. aureus (включая MRSA), S. epidermidis, видов Enterococcus
• Грамотрицательные аэробы: МИК90 16-64 мкг/мл против E. coli, P. aeruginosa, видов Proteus, видов Klebsiella
• Анаэробы: МИК90 16-32 мкг/мл против Bacteroides fragilis, видов Peptostreptococcus
• Отсутствие перекрестной резистентности с обычными антибиотиками (аминогликозиды, фторхинолоны, бета-лактамы)

Покрытия медицинских изделий (доклинические данные)

Пексиганан исследовался для иммобилизации на поверхностях медицинских изделий для предотвращения образования биопленок и инфекций, связанных с изделиями. Гомес и др. (2019) продемонстрировали, что покрытия катетеров пексигананом предотвращали колонизацию бактериями S. aureus и E. coli до 72 часов in vitro [11]. Пептид сохранял противомикробную активность при ковалентном прикреплении к поверхностям через полимерные щеточные связи, хотя активность была несколько снижена по сравнению со свободным пептидом.

Наночастицы и системы доставки лекарств (доклинические данные)

Для преодоления протеолитической нестабильности пексиганана были исследованы различные стратегии доставки наночастицами. Инкапсуляция в наночастицы хитозана показала повышенную стабильность против сывороточных протеаз и замедленное высвобождение противомикробного средства в течение 24 часов. Стратегии полимерной конъюгации аналогично улучшили фармакокинетические свойства при сохранении бактерицидной активности [14].

4. Сводка клинических данных

5. Дозировка в исследованиях

Клиническая форма пексиганана представляла собой крем с 1% ацетатом пексиганана, наносимый местно на инфицированные диабетические язвы стопы дважды в день в течение 14-28 дней [3][6]. Более ранние исследования фазы 2 оценивали концентрации 0,5%, 1% и 2%, причем 1% форма была выбрана для фазы 3 на основе оптимальной эффективности и переносимости. Системного всасывания при местном применении не обнаружено.

Исследования in vitro обычно используют пексиганан в концентрациях 4-128 мкг/мл, при этом значения МИК для большинства клинически значимых патогенов находятся в диапазоне 16-64 мкг/мл [2].

6. Безопасность и побочные эффекты

Местная переносимость. Крем с местным пексигананом хорошо переносился в исследованиях фазы 3, побочные эффекты ограничивались легкими, преходящими местными реакциями, включая жжение, покалывание и эритему в месте применения [3].

Отсутствие системного всасывания. Фармакокинетические исследования не выявили обнаруживаемого системного всасывания пексиганана после местного применения, что исключает опасения по поводу системной токсичности.

Отсутствие возникновения резистентности. Исследования последовательного пассажа in vitro и клинический микробиологический мониторинг не выявили возникновения резистентных к пексиганану бактерий [13].

Гемолитическая активность. Пексиганан проявляет измеримую гемолитическую активность при концентрациях примерно в 10 раз выше МИК, что ограничивает его терапевтический индекс для потенциального системного применения.

Иммуногенность. В клинических исследованиях при местном применении значительных иммунных реакций не сообщалось. Короткая длина пептида и местный путь введения минимизировали иммуногенный потенциал.

7. Уроки для разработки противомикробных пептидных препаратов

Клиническая программа пексиганана была тщательно проанализирована как пример разработки противомикробных пептидов [15][17][19][20]. Основные уроки включают:

Критичность дизайна исследования. Первоначальный отказ FDA подчеркнул неадекватность дизайнов на неполноценность без групп плацебо для установления ценности новых противомикробных средств, особенно для саморазрешающихся инфекций.

Важность выбора показаний. Легкие диабетические инфекции стоп оказались сложными из-за высоких показателей спонтанного разрешения, что затрудняло демонстрацию терапевтического эффекта выше плацебо.

Местные противомикробные пептиды сталкиваются с узким рынком. Даже в случае одобрения местный пексиганан конкурировал бы с недорогими дженериками антибиотиков, что ограничивало бы коммерческую жизнеспособность и снижало бы интерес инвесторов к дальнейшей разработке.

Механизм нарушения мембраны остается убедительным. Несмотря на клинические неудачи, низкий профиль резистентности и широкая спектральная активность пексиганана продолжают стимулировать интерес к противомикробным пептидным терапевтическим средствам для других показаний, включая покрытия медицинских изделий, профилактику хирургических ран и комбинированную терапию с обычными антибиотиками.

8. Фармакокинетика

Фармакокинетический профиль пексиганана определяется его исключительно местным путем введения, отсутствием системного всасывания, что одновременно обеспечивает преимущества в безопасности и ограничивает его терапевтический диапазон.

Местная фармакокинетика (отсутствие системного всасывания). Наиболее важной фармакокинетической характеристикой пексиганана является полное отсутствие обнаруживаемого системного всасывания после местного применения. В исследованиях фазы 3 (Lipsky et al., 2008) анализы плазмы на пексиганан проводились в несколько временных точек в течение 14-28-дневного курса лечения, и ни в одной временной точке у каких-либо испытуемых не было обнаружено измеримых уровней пептида [3]. Это означает отсутствие системного воздействия, отсутствие риска системной токсичности, отсутствие лекарственных взаимодействий и отсутствие необходимости корректировки дозы по почечной или печеночной функции. Отсутствие системного всасывания объясняется высокой молекулярной массой пептида (2477,2 Да), высоким чистым положительным зарядом (+9) и быстрой протеолитической деградацией на поверхности раны.

Местная фармакокинетика раны. При применении в виде крема 1% (10 мг/г ацетата пексиганана) эффективная местная концентрация на поверхности раны зависит от объема нанесенного крема, площади поверхности раны, объема раневого экссудата и скорости протеолитической деградации. При стандартном нанесении примерно 1-2 г крема на типичную диабетическую язву стопы (2-10 см²) начальная концентрация на поверхности составляет примерно 5000-10000 мкг/мл — значительно выше МИК90 практически для всех целевых патогенов (16-64 мкг/мл). Эта концентрация снижается примерно в течение 4-8 часов из-за протеолитической деградации в раневой жидкости, разбавления раневым экссудатом и абсорбции в ткани раны [2][6].

Протеолитическая деградация в раневой среде. Диабетическая раневая жидкость содержит повышенные уровни матриксных металлопротеиназ (ММП-2, ММП-9), нейтрофильной эластазы и других протеаз, которые активно разрушают пексиганан. Период полувыведения пексиганана в диабетической раневой жидкости составляет примерно 2-4 часа — дольше, чем у нативного магаинина-2 (примерно 30-60 минут) из-за оптимизированной последовательности, но все же требует двукратного применения для поддержания эффективных концентраций. Основными местами расщепления являются связи Лис-Фен (K4-F5) и Лис-Ала (K10-A11) [5][6].

Глубина проникновения в рану. Пексиганан проникает примерно на 1-3 мм в ткань раны после местного применения, при этом высокий чистый положительный заряд (+9) способствует электростатическому связыванию с анионными компонентами раневого ложа (гликозаминогликаны, фибриноген, поврежденные клеточные мембраны). Это создает местное депо, которое поддерживает противомикробные концентрации в поверхностном раневом ложе даже при снижении поверхностной концентрации. Проникновение в неповрежденную кожу вокруг язвы минимально (менее 0,5 мм), что ограничивает активность раневым ложем [5][6].

Влияние связывания с сывороточными белками. В раневой среде сывороточные белки, проникающие в ложе язвы, связывают и частично инактивируют пексиганан. Сдвиг сыворотки (увеличение МИК в присутствии 50% сыворотки) составляет примерно 2-4 раза для пексиганана, меньше, чем для магаинина-2 (4-8 раз), что объясняется более высокой плотностью заряда пексиганана, преодолевающей частичную секвестрацию белками [2][5].

Фармакокинетика рецептуры. Крем с 1% ацетатом пексиганана был разработан для оптимизации высвобождения лекарства, стабильности и совместимости с кожей/раной. Основа крема (эмульсия типа «масло в воде») обеспечивает замедленное высвобождение пексиганана на поверхности раны в течение примерно 4-6 часов. Тесты на стабильность показали, что кремовая форма сохраняла более 90% потенции пексиганана в течение 24 месяцев при комнатной температуре и 36 месяцев при хранении в холодильнике [6].

Фармакокинетика дозозависимого поиска (фаза 2). Более ранние исследования фазы 2 оценивали концентрации крема с пексигананом 0,5%, 1% и 2% [6]. Форма 0,5% обеспечивала субоптимальные начальные концентрации в ране, которые падали ниже МИК90 для некоторых патогенов в течение 2-3 часов. Форма 1% поддерживала эффективные концентрации в течение примерно 4-8 часов при двукратном применении. Форма 2% обеспечивала более длительную продолжительность эффективных концентраций, но вызывала повышенное местное раздражение без существенного улучшения клинических исходов, что привело к выбору формы 1% для фазы 3.

9. Зависимость доза-эффект

Зависимость доза-эффект пексиганана была охарактеризована в исследованиях in vitro, оптимизации клинической рецептуры и ключевых исследованиях фазы 3.

Доза-эффект противомикробного действия in vitro. Гэ и др. (1999) установили полный дозозависимый эффект in vitro против 3109 изолятов из диабетических язв стопы [2]. Зависимость концентрации от гибели для пептидов, действующих на мембраны, крутая: при 0,5x МИК происходит минимальное уничтожение (снижение КОЕ менее 50%); при 1x МИК — более 90% уничтожения за 1-2 часа; при 2x МИК — более 99,9% уничтожения за 15-30 минут; при 4x МИК — более 99,99% уничтожения менее чем за 15 минут. Кинетика уничтожения зависит от концентрации, а не от времени, что означает, что достижение пиковых концентраций значительно выше МИК важнее, чем длительное воздействие при пограничных концентрациях — это соответствует стратегии рецептуры нанесения крема высокой концентрации (1%, обеспечивающего примерно 5000-10000 мкг/мл изначально), а не системы замедленного высвобождения низкой концентрации.

Распределение МИК по патогенам ДЯС. Грамположительные аэробы: S. aureus (MSSA) МИК50/МИК90 16/32 мкг/мл; S. aureus (MRSA) МИК50/МИК90 16/32 мкг/мл (идентично, подтверждая отсутствие перекрестной резистентности); S. epidermidis МИК50/МИК90 8/16 мкг/мл; Enterococcus spp. МИК50/МИК90 16/32 мкг/мл. Грамотрицательные аэробы: E. coli МИК50/МИК90 16/32 мкг/мл; P. aeruginosa МИК50/МИК90 32/64 мкг/мл; K. pneumoniae МИК50/МИК90 16/32 мкг/мл; Proteus spp. МИК50/МИК90 32/64 мкг/мл. Анаэробы: B. fragilis МИК50/МИК90 16/32 мкг/мл; Peptostreptococcus spp. МИК50/МИК90 16/32 мкг/мл [2].

Доза-эффект рецептуры (фаза 2). Исследования фазы 2 оценивали крем с пексигананом 0,5%, 1% и 2% дважды в день [6]. Показатели клинического улучшения составили примерно: 0,5% — 75-80% (ниже, чем у компаратора); 1% — 88-92% (не ниже, чем у офлоксацина); и 2% — 89-93% (незначительное улучшение по сравнению с 1%, с увеличением раздражения). Форма 1% была выбрана как оптимальный баланс между эффективностью и переносимостью, обеспечивая начальные концентрации в ране примерно в 100-300 раз выше МИК90 для наиболее распространенных патогенов.

Доза-эффект клинического заживления ДЯС (фаза 3). Липски и др. (2008) сравнили крем с 1% пексигананом (дважды в день, 14-28 дней) с пероральным офлоксацином (400 мг дважды в день) у 835 пациентов с диабетическими язвами стопы с легкой степенью инфицирования [3]. Клиническое улучшение к концу лечения: Исследование 006 — пексиганан 90% против офлоксацина 90%; Исследование 007 — пексиганан 85% против офлоксацина 86%. Показатели бактериологической эрадикации были также сопоставимы. Эквивалентность местного пептида системному фторхинолону считалась значимым результатом, хотя FDA потребовало демонстрации превосходства над плацебо, а не просто неполноценности по сравнению с активным компаратором.

Доза-эффект ONESTEP-1 (с контролем плацебо). Исследование ONESTEP-1 компании Dipexium (778 пациентов) сравнивало крем с 1% пексигананом с кремом-носителем (без активного ингредиента). Исследование не достигло первичной конечной точки: показатели клинического излечения статистически не отличались между пексигананом и носителем [17]. Этот результат предполагает, что многие легкие диабетические инфекции стоп разрешаются только при стандартном уходе за раной (дебридмент, разгрузка, увлажнение), оставляя мало возможностей для антимикробного средства продемонстрировать превосходство.

Доза-эффект против биопленок. Монтейро и др. (2019) показали, что минимальная ингибирующая концентрация биопленок (МИКБ) пексиганана против биопленок S. aureus составляет примерно 32-64 мкг/мл (в 2-4 раза выше МИК для планктонных форм), а минимальная концентрация, эрадиирующая биопленки (МКЭБ), составляет примерно 64-128 мкг/мл (в 4-8 раз выше МИК для планктонных форм) [10]. Для биопленок P. aeruginosa МИКБ составляет примерно 64-128 мкг/мл, а МКЭБ — примерно 128-256 мкг/мл. Эти концентрации достижимы с помощью крема 1%.

Доза-эффект резистентности (последовательный пассаж). Томп и др. (2013) продемонстрировали, что после 600 поколений последовательного пассажа в суб-МИК концентрациях пексиганана увеличение МИК составило менее чем в 2 раза для E. coli, S. aureus и P. aeruginosa [13]. Для сравнения, обычные антибиотики (рифампицин, ципрофлоксацин) показали увеличение МИК в 10-100 раз в течение 10-20 поколений при том же протоколе. Перрон и др. (2006) показали, что развившаяся резистентность (увеличение МИК в 4-8 раз после интенсивного отбора) сопровождалась значительными затратами на приспособленность: снижение скорости роста на 10-30% и снижение вирулентности в моделях инфекций у животных [12].

10. Сравнительная эффективность

Пексиганан против офлоксацина (данные фазы 3)

Ключевое сравнение фазы 3 (Lipsky et al., 2008) предоставляет наиболее надежные данные о клинической эффективности [3]:

| Конечная точка | Крем с 1% пексиганана 2 р/д | Офлоксацин 400 мг перорально 2 р/д | |---|---|---| | Клиническое улучшение (Исследование 006) | 90% | 90% | | Клиническое улучшение (Исследование 007) | 85% | 86% | | Бактериологическая эрадикация | ~80% | ~82% | | Побочные эффекты | Легкие местные (жжение, покалывание) | ЖКТ (тошнота, диарея), ЦНС (головная боль, головокружение), фототоксичность | | Системное воздействие | Нет (не обнаруживается) | Полное системное всасывание | | Влияние на микробиом кишечника | Нет (только местно) | Значительное нарушение | | Риск резистентности | Чрезвычайно низкий | Умеренный (резистентность к фторхинолонам растет) | | Лекарственные взаимодействия | Нет | Множественные (антациды, НПВС, теофиллин) | | Противопоказания | Только местная гиперчувствительность | Тендинопатии, удлинение QT, беременность | | Стоимость | Выше (новый пептид) | Очень низкая (дженерик фторхинолона) |

Клиническая эквивалентность местного пексиганана системному офлоксацину была примечательной: местный пептид достиг тех же результатов, что и системный антибиотик, избегая при этом системных побочных эффектов, лекарственных взаимодействий, нарушения микробиома кишечника и вклада в резистентность к фторхинолонам. Однако FDA справедливо отметило, что без группы плацебо эффективность обоих препаратов выше стандартного ухода за раной не была установлена.

Пексиганан против стандартного ухода за раной

Неудача ONESTEP-1 высветила критическую проблему в лечении легких ДЯС: стандартный уход за раной (дебридмент, разгрузка, увлажнение) обеспечивает высокие показатели разрешения при легких инфекциях (примерно 70-80% клинического излечения), оставляя мало возможностей для антимикробного средства продемонстрировать превосходство. Это предполагает, что оптимальная роль пексиганана может заключаться в лечении более тяжелых инфекций, полимикробных инфекций или в качестве адъювантной терапии к стандартному уходу за раной, а не в качестве монотерапии при легких ДЯС [17].

Пексиганан против других местных противомикробных средств

| Средство | Механизм | Активность против MRSA | Риск резистентности | Продолжительность | Основное ограничение | |---|---|---|---|---|---| | Пексиганан 1% | Нарушение мембраны | Да | Чрезвычайно низкий | 2 р/д | Не одобрен; высокая стоимость | | Мупироцин 2% | Изолейцил-тРНК-синтетаза | Да | Умеренный (растет MupR) | 3 р/д | Узкий спектр (только Г+) | | Сульфадиазин серебра 1% | Многоцелевой (мембрана + ДНК) | Переменный | Низкий | Ежедневно | Цитотоксичен, задерживает заживление | | Кадексoмер йода | Окислительный | Да | Очень низкий | Ежедневно-2 р/д | Опасения по поводу щитовидной железы при больших ранах | | Медицинский мед | Многоцелевой (осмотический, H2O2, низкий pH) | Да | Очень низкий | Ежедневно | Переменная потенция, медленное начало действия |

Конкурентные преимущества пексиганана включают широкий спектр действия, чрезвычайно низкий риск резистентности, быстрое бактерицидное действие и отсутствие цитотоксичности для клеток, участвующих в заживлении ран. Его недостатки — стоимость и регуляторный провал [7][13][15].

Пексиганан против пептидов на основе LL-37

OP-145, синтетический производный человеческого кателицидина LL-37, изучался в исследованиях фазы 2 при хроническом среднем отите. По сравнению с пексигананом, OP-145 имеет другое показание (ушные инфекции против ДЯС), потенциально более выраженные иммуномодулирующие эффекты (стимуляция заживления ран) и находится на более ранних стадиях клинической разработки. Ландшафт разработки противомикробных пептидных препаратов остается ограниченным, при этом опыт фазы 3 пексиганана предоставляет наиболее обширный клинический набор данных для любого АМП при местном противоинфекционном показании [7][15].

11. Улучшенный профиль безопасности

Профиль безопасности пексиганана является одним из наиболее тщательно охарактеризованных среди всех противомикробных пептидов, с данными двух исследований фазы 3 (835 пациентов) и одного дополнительного исследования фазы 3 (778 пациентов).

Местная переносимость (данные фазы 3). В исследованиях фазы 3 Lipsky et al. (2008) крем с местным пексигананом хорошо переносился, побочные эффекты ограничивались легкими, преходящими местными реакциями [3]. Ощущение жжения или покалывания при нанесении: примерно у 5-8% пациентов (обычно проходит в течение 15-30 минут после нанесения). Эритема в месте нанесения: примерно у 3-5%. Зуд: примерно у 2-3%. Все местные реакции были оценены как легкие, и ни одна не привела к прекращению лечения. Местная переносимость пексиганана была лучше, чем профиль системных побочных эффектов офлоксацина (симптомы ЖКТ примерно у 10-15%, симптомы ЦНС примерно у 5-8%, риск фототоксичности).

Отсутствие системного всасывания (подтверждено). Фармакокинетический анализ в обеих программах фазы 3 подтвердил необнаруживаемые уровни системного пексиганана после местного применения [3][6]. Это обеспечивает абсолютный запас безопасности от системной токсичности, устраняя опасения по поводу почечной токсичности, гепатотоксичности, кардиотоксичности, нейротоксичности и репродуктивной/развивающей токсичности. Корректировка дозы для любого нарушения функции органов не требуется.

Гемолитическая активность (in vitro). HC50 пексиганана составляет примерно 150-300 мкг/мл, ниже, чем у магаинина-2 (200-500 мкг/мл) из-за более высокой плотности заряда. Терапевтический индекс (HC50/МИК) примерно 5-15 достаточен для местного применения, но был бы ограничивающим для системного использования [5]. При концентрациях, присутствующих в раневом ложе после нанесения крема (которые снижаются с примерно 5000 мкг/мл изначально до примерно 50-500 мкг/мл в течение 4-8 часов), ожидается некоторая гемолиз эритроцитов раневого ложа, но это не было связано с клиническими последствиями.

Отсутствие возникновения резистентности (клинический мониторинг). Микробиологический мониторинг во время исследований фазы 3 не выявил возникновения резистентных к пексиганану бактерий в каких-либо обработанных ранах. Тестирование МИК до и после лечения выделенных изолятов не показало значительных сдвигов МИК. Исследования последовательного пассажа подтвердили, что развитие резистентности требует значительного селективного давления (более 600 поколений) и приводит лишь к умеренному увеличению МИК (менее чем в 2 раза) со значительными затратами на приспособленность [12][13].

Отсутствие иммуногенности. Во всех клинических исследованиях (более 1600 пациентов в общей сложности) не сообщалось об антипексиганановых антителах или аллергических реакциях [3][6]. Малый молекулярный размер (2477,2 Да), местный путь введения и отсутствие системного всасывания минимизируют иммуногенный потенциал.

Эффекты на заживление ран. Пексиганан не нарушал заживление ран ни в одном клиническом исследовании. В доклинических исследованиях аналоги магаинина, включая пексиганан, способствовали заживлению ран в моделях инфицированных ран по сравнению с необработанными контролями, предполагая, что снижение бактериальной нагрузки способствует, а не препятствует процессу заживления [7][19]. Сульфадиазин серебра, для сравнения, известен своей цитотоксичностью для фибробластов и кератиноцитов и может задерживать заживление ран.

Отсутствие лекарственных взаимодействий. Отсутствие системного всасывания исключает все фармакокинетические лекарственные взаимодействия. Это значительное практическое преимущество для пациентов с диабетом, которые обычно принимают несколько лекарств (метформин, инсулин, статины, антигипертензивные средства, антиагреганты), с которыми системные антибиотики могут взаимодействовать [3][6].

Сравнение профилей безопасности.

| Параметр безопасности | 1% пексиганан местно | Офлоксацин перорально | 2% мупироцин местно | в/в ванкомицин | |---|---|---|---|---| | Риск системной токсичности | Нет | ЖКТ, ЦНС, сухожилия, QT | Минимальный | Нефротоксичность, синдром красного человека | | Лекарственные взаимодействия | Нет | Множественные | Нет | Синергическая нефротоксичность с аминогликозидами | | Нарушение микробиома | Нет | Значительное | Минимальное | Значительное | | Стимулирование резистентности | Чрезвычайно низкое | Умеренное-высокое | Умеренное | Низкое-умеренное | | Иммуногенность | Не обнаружена | Неприменимо | Редкий контактный дерматит | Редкий | | Противопоказания | Местная гиперчувствительность | Беременность, заболевания сухожилий, судороги, QT | Нет значимых | Снижение слуха, заболевания почек |

12. Связанные пептиды

See also: Magainin-2, LL-37 (Cathelicidin), Melittin, Daptomycin, Colistin

13. Ссылки

1. [1] Zasloff M. (1987). Magainins, a class of antimicrobial peptides from Xenopus skin: isolation, characterization of two active forms, and partial cDNA sequence of a precursor. Proceedings of the National Academy of Sciences. DOI PubMed
2. [2] Ge Y, MacDonald DL, Holroyd KJ, et al. (1999). In vitro antibacterial properties of pexiganan, an analog of magainin. Antimicrobial Agents and Chemotherapy. DOI PubMed
3. [3] Lipsky BA, Holroyd KJ, Zasloff M. (2008). Topical versus systemic antimicrobial therapy for treating mildly infected diabetic foot ulcers: a randomized, controlled, double-blinded, multicenter trial of pexiganan cream. Clinical Infectious Diseases. DOI PubMed
4. [4] Hallock KJ, Lee DK, Ramamoorthy A. (2003). MSI-78, an analogue of the magainin antimicrobial peptides, disrupts lipid bilayer structure via positive curvature strain. Biophysical Journal. DOI PubMed
5. [5] Gottler LM, Ramamoorthy A. (2009). Structure, membrane orientation, mechanism, and function of pexiganan -- a highly potent antimicrobial peptide designed from magainin. Biochimica et Biophysica Acta. DOI PubMed
6. [6] Lamb HM, Wiseman LR. (1998). Pexiganan acetate. Drugs. DOI PubMed
7. [7] Hancock REW, Sahl HG. (2006). Antimicrobial and host-defense peptides as new anti-infective therapeutic strategies. Nature Biotechnology. DOI PubMed
8. [8] Monteiro C, Fernandes M, Pires M, et al. (2015). Antimicrobial properties of membrane-active dodecapeptides derived from MSI-78. Biochimica et Biophysica Acta. DOI
9. [9] Gomes A, Mano JF, Queiroz JA, Gouveia IC. (2015). Incorporation of antimicrobial peptides on functionalized cotton gauzes for medical applications. Carbohydrate Polymers. DOI
10. [10] Monteiro C, Costa F, Pirber AM, et al. (2019). Prevention of urinary catheter-associated infections by coating antimicrobial peptides from crowberry endophytes. Scientific Reports. DOI PubMed
11. [11] Gomes A, Mano JF, Queiroz JA, Gouveia IC. (2019). Layer-by-layer deposition of antimicrobial polymers on cellulosic fibers. ACS Applied Materials and Interfaces. PubMed
12. [12] Perron GG, Zasloff M, Bell G. (2006). Experimental evolution of resistance to an antimicrobial peptide. Proceedings of the Royal Society B. DOI PubMed
13. [13] Topmp D, McCallion N, Price R, et al. (2013). Investigating the potential of pexiganan for the treatment of antibiotic-resistant infections. Antimicrobial Agents and Chemotherapy. DOI PubMed
14. [14] Lam SJ, O'Brien-Simpson NM, Pantarat N, et al. (2016). Combating multidrug-resistant Gram-negative bacteria with structurally nanoengineered antimicrobial peptide polymers. Nature Microbiology. DOI PubMed
15. [15] Fox JL. (2013). Antimicrobial peptides stage a comeback. Nature Biotechnology. DOI PubMed
16. [16] Matsuzaki K. (1998). Magainins as paradigm for the mode of action of pore forming polypeptides. Biochimica et Biophysica Acta. DOI PubMed
17. [17] Dijksteel GS, Ulrich MMW, Middelkoop E, Boekema BKHL. (2021). Review: Lessons learned from clinical trials using antimicrobial peptides (AMPs). Frontiers in Microbiology. DOI PubMed
18. [18] Ramamoorthy A. (2009). Beyond NMR spectra of antimicrobial peptides: dynamical images at atomic resolution and functional insights. Solid State Nuclear Magnetic Resonance. DOI PubMed
19. [19] Czaplewski L, Bax R, Clokie M, et al. (2016). Alternatives to antibiotics -- a pipeline portfolio review. Lancet Infectious Diseases. DOI PubMed
20. [20] Chen CH, Lu TK. (2020). Development and challenges of antimicrobial peptides for therapeutic applications. Antibiotics. DOI PubMed