Dr Daniel De Vos, Laboratoire de Technologie Moléculaire et Cellulaire (LabTMC), Hôpital Militaire Reine Astrid

Jeudi 2 février

La phagothérapie aujourd’hui :une question d’évolution ?

LIEGE CREATIVE, en partenariat avec :

Laphagothérapie aujourd’hui :une questiond’évolution ?

DrDanielDeVos,Microbiologiste

Laboratoire deTechnologieMoléculaireetCellulaire,

Hôpital militaire ReineAstrid(HMRA)

Bruxelles, Belgique

LiègeCréative etBioliège,Château deColonster,jeudi 2février 2017

2

Lacrise del’antibiothérapie estmondiale etgrandissante

Unmanque deconnaissances fondamentales del’ABainsi qu’unenonintégration dela‘biologie évolutionaire’enmédecine

(médecine méchanistique ><médecine évolutive)

R-ABest unphénomène typique d’unsystème hautementcomplexe évoluant aubord duchaos

êSur-consommation etutilisation inapropriée del’AB

(molécules statiques ><système vivant)

êRésistance!

Représentation del’impactdel’administration d’une cured’ABsur laflore ducolon(Jernberg etal2010)

(Effets secondaires ,rôle natureld’AB)

Antibiothérapie:

effet àlongtermesurlemicrobiome

faecal7Jclindamycin

Jernberg etal 2010

Solutionsou alternativespourlaCrisedel’AB:Bactériophages ou Phages?

• Antimicrobienévolutifetauto-amplificateur• ‘Virus’ debactéries(incluantles“Superbugs”)• Uncouple(phage/bactérie)co-évolutif(médecineDarwinienneouévolutive)

• Phages=contrôleurs(prédateurs)bactériens

Structure d’un bactériophage

Tête

Queue

Plaqueterminale

Fibres

Lephage lytique qui ‘tue’ etle phagetempéré qui attend

Phagothérapie ?

Une alternative potentielle àlacrise mondialedesrésistancesbactériennes aux antibiotiques ?

(TheAntibiotic Crisis)

La phagothérapie consiste dans l’utilisation des contrôleurs naturels des bactéries, les virus bactériospécifiques ou phages (mangeurs de bactéries) contre les bactéries pathogènes afin de contrôler une infection ou une colonisation bactérienne non souhaitée.

‘Danger phage’ !?! Aucune infection eucaryotique à phage n’a pu être rapportée jusqu’à ce jour, tandis qu’aucune séquence de traces d’ADN de phage n’a pu être détectée dans le génome humain (>< séq’s de rétrovirus –8 - 10 %) (Mi et al, Nature 403, 785-789 (2000).

Phagothérapie:leméchanisme

• Onestimelenombretotaldeparticulesphagiques surterreà:4-6x1031 =10xlenombredeprocaryotes(Bergh.1989.Nature340:467-468)(Whitamn etal.1998.PNAS95:6578-6583)

• 109 phagesparmld’eaudesurface

• Nousmêmessommesenpermanenceporteursdephagesetnousenconsommonsconstamment

Nousvivons dans unocéan dephages

“Host-mediated phage amplification during the cholera epidemic likely contributed to increased environmental phage abundance, decreased load of environmental V. cholerae and, hence, the collapse of the epidemic”

Faruque et al. Self-limiting nature of seasonal cholera epidemics: Role of host-mediated amplification of phage. Proc Natl Acad Sci U S A. 2005 Apr 26;102(17):6119-24.

Phagothérapie :un potentiel dedurabilité

Un exemple : le choléra

Phagothérapie :un potentiel dedurabilité

L’interaction phage/bactérie est dynamique (co-évolution)

•une “courseàl’armement", consiste enfaitdans l’émergence etdans lafixationrépétés denouvelles virulences duparasiteainsi quedans l’émergence decharactères dedéfense del’hôte.

Lesphages sont lescontrôleurs naturels desbactériesdans tous lessystèmes écologiques•Lephageréduit rapidement, etdrastiquement, lapopulationbactérienne laplusabondante, afin deprévenir que‘lemeilleurcompétiteur’ nemonopolisepaslamassebiologique.

Lesphages lytiques constituentune ligne dedéfense endosymbiotique,danstoutes lesmuqueuses,contre l’invasion debactéries

(Ex.:notre muceuse intestinale)

Barr et al., PNAS 2013

(Bacterio)phages• Virusbactériospécifique

(égalementactifcontre«superbugs»;pasdedommagecollatéral!)

• Contrôleurs naturels/prédateursdesbactéries

• Co-évoluentavecleurscelluleshôtesbactériennes

• Antibactérienautoamplifiantetévolutif (médecineDarwinienne)

• Uneapproche ‘Durable’

• Phages/ABpeuventêtresynergique

Permet une réaction rapide

Desmilliers depatients,54décès,descentaines avec des

séquelles àvie

Entrois jours:plusieurs phages lytiquesidentifiés

LesABsétaient d’utilité questionable

ScreeningdephagescontreEAEHECO104:H4(inBSL3lab)

EHEC O104:H4K12

Phages anti-‘EAEHEC’

« 3S » Myovirus « NES » Myovirus

Lesautoritésontrefuséesdeprendreenconsidérationles

potentialitésdelaphagothérapie

« Infact,NestléResearchCenterofferedalyticphagetotheGermanpublichealth

sectorduringtheepidemic »

H.Brüssow,Virology2012

GeorgeEliava etFelixd’Herelle àTbilisi

Obstacles!• Fausse perceptionduviruscomme ‘ennemie delavie’

(L.P.Villarreal,2005)

• Une“noncompatibilité”aveclemodèle pharmaco-économiquedevigueur• Besoin d’uncadreréglementaire adapté (lesphagesnesont pas‘des

medicaments’classiques)

• Aspectsdebrevetage (lesphagessont desentités biologiques naturelles !)

Aspects pharmaco-économiques

• Lesproduits dephages ont été classifiés comme produits médicinaux(médicaments/drugs).§ Impliquant desuivre lavoie conventionelle demise surlemarché d’un

médicament classiqueü Productionselon leprincipe de“GMP”.ü Etudespré-cliniques.ü Phase I,IIetIIId’études cliniques.ü Marketing/mise surlemarché.ü EtudesPost-marketing.

§ Plusieurs années etdesmillionsd’EUROS.

§ Uneprocédure dévelopée pourdesmédicaments statiques (AB).

§ Passouhaitable pourune approche thérapeutique “àlacarte”

• Lesinvestissements demandentune protectionintellectuellerobuste,mais:endomaine publique depuis les1920setbreveter une entitébiologique vivante est très “???”

Pirnayetal., Pharm Res 2010;Pirnayetal.,FutureVirology 2012

« Conventional »medicinal product development « Prêtàporter »

« Sur-mesure »

The« sustainable »phagetherapeutic concept

Un cocktail de phages avec QA/QC

(BFC-1)• Unmanquedeproduitsbiendéfinis

etdequalitécontrôlée• L’interaction debactéries/phages

souvent pasoptimalisée (empirisme)Présences d’endotoxines (pureté)Uneproduction « GMP-like »

BFC1

Sécurité etcontrôle dequalitéCaractérisation duphage :

• Détermination dumorphotype• Analysecomplète dugénome(ADN)etprotéome(confirmerl’absence delysogénie,

degènesdetoxines)• Tester l’absencedephagestempérés (mitomycin test)danslabactérie hôtede

productiondephage

TestsdeCQpardeslaboratoires qualifiés etaccréditéssur lapréparation finale:• Titreduphage(agaroverlaymethod)• pH(PhEu )• Cytotoxicité (ISO10993-5)• Pyrogénicité (10ml/kgde lapin,suivant l’ USP)• Stérilité (PhEu)• Confirmer lamorphologieet l’activitédesphagesvis-à-visdesbactéries cibles

(Transmission ElectronMicroscopy)

Un documentdécrivant lesnormesminimales desécurité etdequalité (en

interaction avec DGJRC/EC)

• Part I: Standardized marketing authorisation dossier•

• Part II: Specific marketing authorisation dossier• Well-established medicinal use• Essentially similar medicinal products• Additional data required in specific situations• Similar biological medicinal products• Fixed combination medicinal products• Documentation for applications in exceptional circumstances• Mixed marketing authorisation applications

•

• Part III: Particular medicinal products• Biological medicinal products

• Plasma-derived medicinal products• Vaccines• Bacteriophage medicinal products (precedent UK competent authority)

• Radio-pharmaceuticals and precursors• Radio-pharmaceuticals• Radio-pharmaceutical precursors for radio-labelling purposes

• Homeopathic medicinal products• Herbal medicinal products• Orphan medicinal products• Bacteriophage medicinal products

•

• Part IV: Advanced Therapy Medicinal Products• Gene therapy medicinal products• Somatic cell therapy medicinal products• Tissue engineered products• Combined advanced therapy medicinal products

Annex 1 Part III of Human Medicinal Products Directive 2001/83/EC

TheRegulatory Proposal(s)(Verbekenetal.,JMicrob Biochem Technol 2016,8:1)

Art. 2.1 > Scope: This Directive shall apply to medicinal products for human useintended to be placed on the market in Member States and either prepared industriallyor manufactured by a method involving an industrial process

Tailored PT is out scope

Art. 5.1 > A Member State may, in accordance with legislation in force and to fulfilspecial needs, exclude from the provisions of this Directive medicinal productssupplied in response to a bona fide unsolicited order, formulated in accordance with thespecifications of an authorized health-care professional and for use by an individualpatient under his direct personal responsibility

Tailored PT in “special needs” is also out of scope

Alternatively:European Medicinal Product Directive 2001/83/EC

Donc: La création d’une Directive Européenne (en parallelle avec MPD 2001/83/EC): La Directive Phagothérapie

(aspects de Q&S basés sur Pirnay et al., 2015, en accord avec l’ EJR)

22 July 2011

EMA/642573/2011

Human Medicines Development and Evaluation

Briefing meeting report

Bacteriophage therapy, Academic (non-profit)

Briefing meeting held at the European Medicines Agency (EMA) on 12 July 2011.

Applicant: Academic (non-profit)

Proposed active substance: Bacteriophages

Proposed finished product: Tailor-made product containing bacteriophages

Proposed indication: To be defined (topical/mucosal, internal/external)

+ Medical Ethical Committees+ European Parliament (+ EP Members ) + European Commission (Incl. DG Joint Research Centre) + EMA (ITF & Workshop)+ (FP7) FAMHP Belgium & AFSAPPS (ANSM) France

Therecentevolutionarypath(2010-2015)Bottomup

66 (Invited) Participants

Therecentevolutionary path (2010– 2015)Bottom down

L’acceptation cliniqueaujourd’hui:enpleine évolution!

• Al’HMRA• AuniveauEuropéen (ParlementEuropéen ,Réunionsavec EMA,ITF,ECDG-JRC

• Simultanément l’émergence d’associationscommeGeephage,P.H.A.G.E.,LeLien…ainsiquedemultiples sessions spécifiques àdescongrès scientifiques

Phagothérapie àl’HMRA•Développementdecocktailsdephages

o Pseudomonasaeruginosa etStaphylococcusaureuso Acinetobacter baumannii (incl.“IraqiBacter”)o Enterobacteriaceae (Ex.:EHECetKlebsiella pneumoniae)

• Propositions pour ledéveloppementd’uncadreréglementaireadaptéàlaphagothérapie (incluantrécemment -2016- lapistedes‘magistrale’)

•Certainspatients traitéssouslecouvertdela« Déclaration d’Helsinki»àcôtédepetitesétudesspécifiques (encours)

• Participation auProjectFP7“PhagoBurn” (encours)

•Etudesdelaco-évolution ducouplephage/bactérie ainsiquedel’émergencederésistances

Une application dephage àl’HMRA souscouvertdeladéclaration d’Helsinki (art37)avec le consentement éclairé dupatient

Une premièreétudede‘safety’àl’HMRA

EuropeanAcceptance

http://www.phagoburn.eu

A.R.HALL,D.DEVOS,A.V.-P.FRIMAN,J.-P.PIRNAY,A.BUCKLING.EFFECTSOFSEQUENTIALANDSIMULTANEOUSAPPLICATIONSOFBACTERIOPHAGESONPOPULATIONS OFPSEUDOMONASAERUGINOSAINVITRO ANDINWAXMOTHLARVAE.APPL.ENVIRON.MICROBIOL. 78,5646-5652,2012.

FrimanV-P,DanielSoares-Brown, PawelSierocinski,SorenMolin,Helle KroghJohansen,MayaMerabishvili,Jean-PaulPirnay,DanielDeVosandAngusBuckling.Pre-adaptingparasiticphagestoapathogenleadstoincreasedpathogenclearanceandloweredresistanceevolutionwithPseudomonasaeruginosa cysticfibrosis. J.Evol.Biol.,2015.doi:10.1111/jeb.12774.

Etudesdelaco-évolution ducouple phage/bactérieetdel’émergence derésistance

- 100%DEMATÉRIELDISPOSABLE- PASDECONTAMINATION DUPRODUIT NIDEL’ENVIRONNEMENT DEPRODUCTION- SYSTÈMEDEPRODUCTION IDÉAL POURDIFFÉRENTSENVIRONNEMENTS:- CHAMBRES BLANCHES,- BSL3(PROBLÈME DESANTÉPUBLIQUE,

BIODÉFENSE,…)- PAYS ENVOIE DEDÉVELOPPEMENT

Endéveloppement:Système deproduction de(cocktail)de

phages encircuit‘fermé’

Un effortcollaboratif entre le mondeacadémiqueetindustriel dedifférentspays,endialogue avec les

authorités compétentes

Merci!

Ou ensommes nous?Enpleine évolution avec progrès positif