Diapositiva 1 - Biotecnologie

FARMACI
ANTIVIRALI
Virus
Parassiti intracellulari microscopici che
possono infettare le cellule viventi
Il ciclo infettivo può iniziare subito dopo
l’attacco o rimanere dormiente fino
all’intervento di un agente eziologico che
scatena la riproduzione
L’infezione virale può provocare effetti
citotossici e può essere causa di malattie
umane e animali
Mancano della parete e della membrana
cellulare
Virus
Vie di trasmissione:
respiratoria
gastrointestinale
genitale
epidermica
attraverso il sangue o la placenta
Formati da nucleo di DNA o, nella maggior parte dei
casi, di RNA circondato da un rivestimento proteico
(capside) e, a volte, da una lipoproteina
Non danno luogo a processi metabolici
La replicazione del virus dipende dalle caratteristiche
metaboliche della cellula ospite
Virus
• Replicazione virale
– 1) legame del virus alla cellula ospite mediante
interazione con recettori specifici di superficie
– 2) trasporto del complesso virus-recettore
all’interno della cellula mediante endocitosi
recettore-mediata
– 3) rimozione del capside ed esposizione
dell’acido nucleico virale
– 4) sintesi di nuovo RNA o DNA virale
– 5) sintesi di proteine strutturali
– 6) assemblaggio delle parti del virus (formazione
di nuove molecole)
– 7) lisi della cellula ospite e rilascio delle nuove
particelle virali
Siti d’azione di antivirali
Agenti antivirali
Bloccano l’ingresso del virus nella cellula o
agiscono all’interno della cellula ospite
La maggior parte dei farmaci sono
pirimidine o derivati nucleosidici della
purina
Agenti antivirali
Agenti antiherpes
•
•
•
•
•
•
Acyclovir- prototipo
Valacyclovir
Famciclovir
Penciclovir
Trifluridine
Vidarabine
Meccanismo d’azione dell’Acyclovir
• Derivato aciclico della guanosina
• Fosforilato dalla timidin kinasi virale
• Di- e tri-fosforilato da enzimi cellulari
dell’ospite
• Interferisce con la replicazione dell’acido
nucleico virale (inibitore della sintesi del
DNA virale) mediante:
– 1) competizione con dGTP per la DNA polimerasi
virale
– 2) terminazione dell’elongazione della catena
Specificità di Acyclovir
• Per essere efficace Acyclovir deve essere
fosforilato nella cellula infettata.
• La fosforilazione è a carico di una timidin
kinasi
• Solo alcuni virus sintetizzano la kinasi che non
è endogena nelle cellule ospiti.
• Acyclovir colpisce selettivamente le cellule
infettate dal virus e non quelle sane.
A causa della somiglianza strutturale,
Acyclovir può sostituire la guanina nella
sintesi dell’acido nucleico
Meccanismi di resistenza a Acyclovir
• Alterazione della timidin kinasi virale
• Alterazione della polimerasi del DNA
• Cross-resistenza con valacyclovir, famciclovir
e ganciclovir
Usi clinici di Acyclovir
• Somministrato per via orale, topica e
intavenosa
• Eliminato per filtrazione glomerulare e
secrezione tubulare
• Usi:
• Trattamento delle infezioni da Herpes
Simplex 1 and 2 (HSV)
• Varicella-zoster virus (VZV)
• Effetti collaterali: nausea, diarrea, mal di
testa, tremori e, nei casi più gravi, delirio
Valacyclovir
•
•
•
•
L-valyl estere dell’ acyclovir
Convertito in acyclovir dopo ingestione
MOA: stesso dell’ acyclovir
Usi:
• 1) Herpes genitale ricorrente
• 2) Infezioni da Herpes zoster
• Effetti collaterali: nausea, diarrea, e mal di
testa
Trifluridina
• Trifluridina - Analogo fluorurato della
pirimidina
• Inibisce la sintesi del DNA virale come
acyclovir
• Si incorpora nel DNA virale e cellulare
• Somministrato per via oftalmica (ulcere)
• Usi: HSV-1 and HSV-2 (uso topico)
Agenti anti-Cytomegalovirus
•
•
•
•
•
Gancyclovir
Valgancyclovir
Cidofovir
Foscarnet
Fomivirsen
Gancyclovir
• Analogo aciclico della guanosina
• Per l’attivazione richiede fosforilazione
• La monofosforilazione è catalizzata da una
fosfotransferasi in CMV e da una timidin kinasi
in cellule di HSV
• MOA: stesso di acyclovir
• Usi: CMV, HSV
• Effetto collaterale: mielosoppressione
Valgancyclovir
• Prodrug (monovalil estere) di gancyclovir
• Metabolizzato da esterasi intestinali e epatiche
quando somministrato p.o.
• MOA: stesso di gancyclovir
• Usi: CMV
• Effetto collaterale: mielosoppressione
Foscarnet
• Pirofosfato inorganico
• Inibisce la DNA polimerasi virale, l’RNA
polimerasi, e la transcriptasi inversa dell’ HIV
• Non richiede fosforilazione per l’attivazione
• Usi: HSV, VZV, CMV, EBV, HHV-6, HBV, e HIV
• L’insorgenza di resistenza è dovuta a mutazioni
nel gene della DNA polimerasi
• Effetti collaterali: ipo- o ipercalcemia
Agenti antiretrovirali
1) Inibitori nucleosidici della Transcrittasi
inversa (NRTIs)
2) Inibitori non-nucleosidici della Transcrittasi
inversa (NRTIs)
3) Inibitori delle proteasi
• Tutti i farmaci della classe degli inibitori
nucleosidici della trascrittasi inversa (RT)
sono substrati dell’RT, enzima fondamentale
per la conversione dell’RNA virale in DNA
provirale;
• Per diventare attivi questi farmaci devono
essere prima fosforilati da enzimi
citoplasmatici della cellula ospite;
• Dal momento che questi inibitori mancano di
un gruppo 3’-idrossi, la loro incorporazione nel
DNA ferma l’allungamento della catena.
Attualmente sono sei gli inibitori nucleosidici della
trascrittasi inversa approvati dalla FDA:
Tali farmaci differiscono nelle vie fosforilative utilizzate e negli effetti
collaterali
HN
HN
N
N
H2N
NH2
Abacavir
Zidovudina
N
N
O
O
O
HN
HO
O
HO
-
S
Lamivudina
N
O
+
N N N
O
O
HN
O
O
N
HN
N
HO
N
N
Stavudina
OH
N
HO
O
Didanosina
Inibitori della transcrittasi inversa
O
CH3
HN
Zidovudina (AZT)
N
O
O
HO
N3
•
•
•
•
•
Didanosine- causa pancreatite
Lamivudine- causa pancreatite
Zalcitabine- causa neuropatie periferiche
Stavudine- causa neuropatie periferiche
Abacavir
Meccanismo d’azione della Zidovudina
(AZT)
• Analogo della deossitimidina
• Entra nella cellula per diffusione passiva
• Viene convertita a trifosfato da una timidin
kinasi di mammifero
• Inibitore competitivo della deossitimidina
trifosfato per l’enzima transcrittasi inversa
• Causa la terminazione della catena dell’acido
nucleico
Meccanismo di resistenza della
Zidovudina
• La resistenza è dovuta a mutazioni nel gene
della transcrittasi inversa
• Si verifica più frequentemente dopo
prolungata terapia e in pazienti affetti da
HIV
Usi clinici
• Disponibile sia in forma i.v. che p.o.
• Attiva contro HIV-1, HIV-2, e i virus
linfotropici delle T cells umane
• Usata soprattutto per il trattamento
dell’HIV; rallenta la progressione della
malattia e aumenta la sopravvivenza
• Previene la trasmissione dell’HIV da madre a
figlio
Effetti collaterali
• Mielosoppressione, incluse anemia e
neutropenia
• Intolleranza gastrointestinale, mal di testa e
insonnia.
Farmacocinetica
•
•
•
•
•
Ben assorbita nel tratto GI
Biodisponibilità: 65%
t1/2: 1 h
Legame alle proteine plasmatiche: 30%
Viene escreto come estere glucoronico o tal
quale attraverso le urine
• Attraversa la BBB
Inibitori non nucleosidici della trascrittasi
inversa (NNRTIs)
• Bloccano l’attività della trascrittasi inversa legandosi
vicino al sito attivo dell’enzima ed inducendo un
cambiamento conformazionale in questo sito;
• Al contrario degli analoghi nucleosidici, gli inibitori non
nucleosidici non subiscono fosforilazione;
• Sono attivi contro l’HIV-1, ma non contro l’HIV-2;
• Sono metabolizzati dal CYP450 e quindi suscettibili ad
interazioni farmacologiche.
Tre inibitori non nucleosidici sono approvati
dalla FDA:
• Nevirapina- previene la trasmissioine dell’
HIV da madre a figlio quando somministrata
all’inizio dellle doglie e al neonato al momento
della nascita
• Effetto antiretrovirale contro ceppi di HIV
resistenti all’AZT
• MOA: Si lega alla trascrittasi inversa
bloccando le polimerasi RNA- e DNAdipendenti bloccando la funzionalità del sito
attivo dell’enzima
Farmacocinetica
•
•
•
•
•
Ben assorbita nel tratto GI
Biodisponibilità: 95%
t1/2: 4 h
Legame alle proteine plasmatiche: 60%
Viene metabolizzata come idrossi-derivato ed
eliminata come estere glucoronico attraverso
le urine
• Attraversa la placenta e si accumula nel latte
materno
Meccanismo d’azione degli NNRTIs
• Si legano alla transcrittasi inversa su siti
differenti a quelli legati dagli NRTIs
• Danno origine al blocco dell’RNA e del DNA
dipendenti dall’attività della DNA polimerasi
• Non competono con i nucleosidi trifosforilati
• Non possono essere somministrati
singolarmente, ma sempre in associazione
Inibitori della proteasi
• La proteasi dell’HIV è essenziale per l’infettività
virale in quanto taglia la poliproteina virale (gag-pol)
negli enzimi virali attivi(trascrittasi inversa, proteasi,
integrasi) e in proteine strutturali(p17, p24, p9 e p7).
• Tutti gli inibitori della proteasi agiscono legandosi
reversibilmente al sito attivo della proteasi dell’HIV.
• Ciò impedisce alla proteasi di tagliare il precursore
polipeptidico virale e blocca la successiva maturazione
virale.
RISULTATO:
Le cellule incubate in presenza di inibitori della
proteasi dell’HIV producono particelle virali
immature e non infettive.
I sei inibitori della proteasi approvati dall’FDA:
Studi clinici hanno dimostrato che gli
inibitori delle proteasi dell’HIV sono
efficaci inibitori della replicazione del
virus e che l’induzione della resistenza
ha luogo più lentamente rispetto agli
inibitori
non
nucleosidici
della
trascrittasi inversa.
Inibitori delle Proteasi
• La proteasi rompe le molecole precursori per
produrre virioni maturi e infettivi
• Gli inibitori delle proteasi inibiscono la
proteasi e dunque bloccano il diffondersi
dell’infezione
• Possono causare una sindrome di alterata
distribuzione nell’organismo del grasso
corporeo, resistenza all’insulina e
iperlipidemia
Indinavir e Ritonavir
• MOA: Specifici inibitori della proteasi dell’ HIV-1
• MOR: mediato dall’espressione di sostituzioni
degli aa della proteasi multiple e variabili
• Effetti collaterali: iperbilirubinemia
• Controindicazioni:
- inibitori/substrati del CPY3A4
Inibitori della fusione
• Enfuvirtide (T-20)- si lega alla subunità gp41
del rivestimento della glicoproteina virale,
prevenendo i cambiamenti conformazionali
richiesti per la fusione delle membrane
cellulari e virali
• Mediante il blocco della fusione (entrata nella
cellula), Enfuvirtide previene l’infezione delle
cellule CD4 da parte dell’HIV
Nucleoside reverse transcriptase inhibitor (NRTI), non-nucleoside reverse transcriptase inhibitor (NNRTI) and
protease inhibitor (PI) classes prevent the replication of HIV by working inside CD4 cells after they have been
infected with HIV.
The drugs in these three classes then target specific steps in the replication process to prevent the creation of
new HIV particles.
Fusion inhibitors differ from these drugs because they work on the outside of the cell to prevent HIV from fusing
with, and infecting the CD4 cells in the first place.
Agenti anti-epatite
• Lamivudine –Inibitore Nucleotidico della
Trascrittasi Inversa (NRTI)
• Adefovir –Inibitore Nucleotidico
• Interferone Alfa
• Interferone Alfa peghilato
• Ribavirin
Interferoni
Interferone Alfa
• Induce gli enzimi della cellula ospite che
inibiscono la traslazione dell’RNA virale e
causano la degradazione dell’ mRNA e del
tRNA virale
• Si lega ai recettori di membrana sulla
superficie della cellula
• Può anche inibire la penetrazione virale, la
sintesi dell’mRNA la traslazione,
l’assemblaggio e il rilascio del virione
Ribavirin
• Analogo della guanosina
• Viene fosforilato nella cellula dagli enzimi
dell’ospite
• Inbisce la RNA polimerasi virale RNAdipendente
• Inibisce la replicazione dei virus RNA e DNA
Agenti anti-influenza
• Amantadina
NH3
• Rimantadina
NH3
• Zanamivir
• Oseltamivir
CH3
Amantadina e Rimantadina
– Ammine cicliche
– Inibiscono lo srotolamento dell’RNA virale
bloccando in questo modo la replicazione
– La resistenza che si può sviluppare è
dovuta a mutazioni nella sequenza dell’ RNA
codificante per la proteina strutturale M2
– Usate nella prevenzione e nel trattamento
dell’ influenza A
Schweighofer I. J.,Pohorille A.2000.Computer Simulation of Ion Channel Gating: The M2 Channel
of Influenza A virus in a lipid bi-layer. Biophysics. 78: 150-163.
Posizione dei residui di His e interazione dell’amantadina con
questi residui
Gandhi, C. S. 1999. Cu(II) Inhibition of the ProtonTranslocation Machinery of the
Influenza A Virus M2 Protein.
Journal of Biological Chemistry. 274:5474-5482.
Zanamivir e Oseltamivir
• Inibiscono la neuramidasi enzimatica
• Inibiscono la replicazione dei virus dell’
influenza A e influenza B
• Trattamento delle infezioni influenzali non
complesse
• Somministrati per via nasale