FARMACI ANTIVIRALI

I virus sono parassiti intracellulari che si moltiplicano utilizzando strutture, organelli e enzimi propri della cellula, di conseguenza:

•  Difficoltà maggiore  sviluppare farmaci antivirali in grado di inibire selettivamente la moltiplicazione virale senza danneggiare il metabolismo cellulare

•  Farmaco ideale  interrompe la replicazione virale in un punto specifico ed essenziale del ciclo replicativo virale senza influenzare il normale metabolismo cellulare.

•  Bersagli migliori  funzioni uniche del virus, senza controparte cellulare

Tappe del ciclo di replicazione dei virus bersaglio dei farmaci antivirali

I principali farmaci virali si possono classificare in base alle diverse fasi del ciclo replicativi virale su cui agiscono :

• Adsorbimento• Penetrazione e scapsidazione• Replicazione del DNA • Trascrizione• Sintesi proteica• Assemblaggio

Tappe del ciclo di replicazione dei virus bersaglio dei farmaci antivirali

• Adsorbimento     farmaci  che  “mimano”  l’antirecettore  o  il  recettore virale  impedendo  la  loro  interazione  (es.  l’HIV-1  infetta  la  cellula utilizzando  come  antirecettore  la  gp120,  presente  sul  virione,    e  come recettore  il  CD4,  presente  sui  linfociti  T  helper).  Questi  farmaci  si  sono rivelati tossici.

• Penetrazione     farmaci  che  inibiscono  il  processo  di  fusione  fra pericapside  e  membrana  cellulare  (es.  un  peptide  sintetico  T-20  o enfuvirtide)  che corrisponde a 36 aa della  regione COOH terminale della gp41 (proteina fusogena) di HIV-1 ne impedisce l’attività fusogena. 

• Scapsidazione   amantadina  e  rimantadina  sono  farmaci  antinfluenzali che,  bloccando  il  canale  ionico  costituito  dalla  proteina  del  tegumento M2, ostacolano la migrazione degli ioni H+ all’interno della particella virale e  impediscono  l’abbassamento  del  pH  all’interno  delle  vescicole  che contengono  il  virus  e  nell’ambiente  “intravirionico”    impedendo  la liberazione del virus e dell’acido nucleico nel citoplasma .

Farmaci che agiscono sulla replicazione degli acidi nucleici (DNA o RNA)

Analoghi dei nucleosidi: modificazioni

1.Base purinica o pirimidinica2.Componente saccaridica3.Legame fra le due componenti

Meccanismi d’azione

1.Inibizione della DNA polimerasi per competizione con il substrato naturale

2.Interruzione della catena dopo incorporazione in 3’.

3.Previa incorporazione, riduzione delfunzionamento del DNA come stampo per la replicazione o aumento della sua sensibilità alla degradazione enzimatica

Meccanismo d’azione dell’acyclovir

Di notevole interesse come farmaco antivirale è l’aciclovir-ACV (deossi-guanosina aciclica), utilizzato nell’infezione da Herpes simplex e varicella-zoster, per la sua selettività nei confronti delle cellule infettate dal virus. L’ACV viene infatti (1) attivata, mediante una fosforilazione specifica, ad opera di una timidina chinasi virale , (2) ha una elevata affinità per la DNA polimerasi virale, (3) viene incorporata nella catena nascente di DNA virale e (4) interrompe la crescita della catena nascente.

 

 La DNA-polimerasi  RNA-dipendente  (trascriptasi inversa) dei  retrovirus  è  inibita  da diversi  analoghi  dei  nucleosidi  dove  il  gruppo  OH in  posizione  3’  dello  zucchero  è  sostituito  con  altri  radicali  (ad  es.  la Azidotimidina (AZT) dove  il  gruppo  ossidrile  é  sostituito  con  un  gruppo  azidico). L’azione  antivirale  dell’AZT  si  esplica  una  volta  che  questa  è  fosforilata,  in successione, da tre chinasi cellulari.

Azidotimidina (AZT)

Altri inibitori del DNA e RNA virale

• Analoghi nucleotidici (adefovir e tenofovir)  Si tratta di derivati fosfonati di nucleotidi aciclici  in cui  il gruppo fosfonato è un gruppo fosfato-mimetico (non attaccabile  dagli  enzimi  cellulari  ad  azione  fosfatasica)  per  cui,  una  volta  che  la molecola  sia entrata nella cellula  sono necessarie  solo due ulteriori  fosforilazioni ad opera di chinasi cellulari perché la molecola assuma una configurazione efficace per  interagire  con  la  DNA-polimerasi  DNA-dipendente  o  la  transcriptasi  inversa virale di cui blocca  l’attività.  Il  tenofovir e  l’adefovir sono analoghi dell’adenosina monofosfato e il primo viene utilizzato nell’infezione da HIV, mentre il secondo per l’epatite cronica da HBV.

• Inibitori non-nucleosidici (nevirapina e efavirenz)           Sono  inibitori  allosterici che  interagiscono  con  la  transcriptasi  inversa    legandosi  ad  una  tasca  idrofobica dell’enzima  in una zona diversa dal sito attivo che viene  inibito allostericamente. Nevirapina e efavirenz sono altamente selettivi per l’infezione da HIV.

Inibitori della sintesi proteicafarmaci anti-proteasi

• In alcune famiglie di virus (es. retrovirus) le proteine virali vengono sintetizzate come poliproteine che sono poi tagliate da delle proteasi virali. Inibendo le proteasi virali non vengono prodotte proteine funzionali non si formano gli involucri virali.

• I farmaci inibitori delle proteasi sono dei peptidi che mimano le sequenze riconosciute dalle proteasi di conseguenza si legano al sito attivo dell’enzima bloccandolo.

• Esitono degli inibitori delle proteasi di HIV-1 (Es. saquinavir, indinavir) che vengono utilizzati nella terapia dell’AIDS, associati ad analoghi dei nucleosidi.

 

Farmaci anti-proteasi

Inibitori del rilascio

• Alcuni  virus durante  la  fase di  gemmazione possono  rimanere  legati alla cellula  per  l’interazione  di  proteine  del  pericapside  con  proteine  della membrana  cellulare.  E’  questo  il  caso  del  virus  dell’influenza  dove  la emoagglutinina virale (HA) rimane  legata con  le molecole di acido sialico presenti  sul  recettore  cellulare.  Il  virus  riesce  a  superare  questo  blocco grazie all’azione della neuraminidasi virale (NA) che scinde le molecole di acido  sialico  e  permette  il  rilascio  dei  virioni.  La  neuraminidasi  sembra inoltre  facilitare  il  passaggio  del  virus  attraverso  il  rivestimento mucoso degli epiteli polmonari idrolizzando i residui di acido sialico presenti nelle glicoproteine del muco. 

• Gli inibitori della neuraminidasi (zanamivir e oseltamivir) bloccano questi processi  impedendo la diffusione del virus.

• Entrambi mimano la struttura dell’acido sialico agendo come degli inibitori competitivi. Lo zanamivir viene somministrato per via inalatoria, mentre lo oseltamivir per via orale:

Emoagglutinina (antirecettore)

(Neuraminidasi)

Acido sialico (recettore)

Caratteristiche e tipi di interferone (IFN)

Azione degli IFN nel corso dell’infezione

• Il primo tipo di interferone prodotto è l’IFN- indotto principalmente a livello delle mucose dove iniziano la maggior parte delle infezioni virali. L’IFN- diffonde scarsamente e quindi può bloccare l’infezione al sito d’ingresso del virus.

• Se il virus diffonde attraverso il sistema linfatico ed il circolo ematico viene in contatto con leucociti e cellule dendritiche plasmocitoidi in grado di produrre l’IFN-. L’IFN- è molto diffusibile e raggiunge organi distanti contribuendo a contrastare l’estensione dell’infezione, in particolare agendo sugli endoteli delle barriere naturali (ematoencefalica, polmonare, placentare.

• Perdurando l’infezione, viene attivata la risposta immune specifica e gli antigeni virali possono interagire con gli specifici linfociti TH CD4 e T CD8 inducendo la produzione di IFN- che possiede la capacità di potenziare l’azione delle cellule effettrici della risposta cellulo-mediata.

Produzione di IFN

La produzione dell’interferone di tipo 1 può avvenire attraverso due vie:

(1) quella endosomica, dove le cellule dell’immunità innata (macrofagi tissutali, cellule dendritiche immature e cellule dendritiche plasmacitoidi) percepiscono la presenza del virus mediante i TLR (TLR 3, 7 e 9)

(2) quella non-endosomica, dove le cellule tissutali infettate possiedono nel citoplasma particolari sensori in grado di riconoscere componenti della replicazione virale.

• Nel primo caso, un gruppo di TLR che risiedono negli endosomi cellulari possono riconoscere acidi nucleici virali in seguito all’internalizzazione, per fagocitosi, macropinocitosi o riconoscimento recettoriale di particelle virali o cellule apoptotiche. La trascrizione del gene per l’IFN viene attivata in seguito alla fosforilazione, dimerizzazione e traslocazione al nucleo di una serie di fattori trascrizionali, come: IFR-3 e IFR-7.

• Nel secondo caso gli interferoni di tipo I vengono prodotti da cellule tissutali in seguito ad infezione virale. Molecole di RNA a doppia elica prodotte durante la replicazione virale vengono riconosciute da due specifiche RNA elicasi citoplasmatiche, RIG-I e MDA5, che attivano specifiche proteine chinasi. Queste chinasi fosforilano il fattore IFR-3 e ne favoriscono la dimerizzazione e la sua traslocazione al nucleo, dove con altri fattori trascrizionali attiva la trascrizione del gene dell’IFN β.

• Gli IFN una volta prodotti vengono secreti e riconosciuti da recettori eterodimerici (IFNAR-1/IFNAR-2) della famiglia ematopoietina/citochina presenti o sulla stessa cellula o su altre cellule. L’interazione IFN/recettore attiva la fosforilazione dei fattori trascrizionali STAT 1 e STAT2 che traslocano al nucleo e attivano la trascrizione di geni e l’espressione di proteine/enzimi. Queste proteine rimangono inattive e vengono attivate solo in seguito ad un infezione virale ed alla interazione con molecole di RNA virale a doppia elica

INTERFERONE

Meccanismi antivirali degli interferoni alfa e beta

La PKR riconosce corte molecole di dsRNA, dimerizza e si attiva fosforilando il fattore di inizio della traduzione (elongation factor 2), con conseguente blocco delle sintesi proteiche.La 2’,5’-oligo A sintetasi favorisce la sintesi di oligoadenilati che attivano una RNAsi cellulare con degradazione degli mRNA.Le proteine Mx, appartenenti alle GTPasi, associate in strutture multimeriche bloccano la trascrizione e l’assemblaggio delle particelle virali

Gli IFN una volta prodotti vengono secreti e riconosciuti da recettori eterodimerici (IFNAR-1/IFNAR-2) della famiglia ematopoietina/citochina presenti o sulla stessa cellula o su altre cellule. L’interazione IFN/recettore attiva la fosforilazione dei fattori trascrizionali STAT 1 e STAT2 che traslocano al nucleo e attivano la trascrizione di geni e l’espressione di proteine/enzimi (proteina chinasi-PKR, 2’,5’ oligoAsintetasi, Mx).Queste proteine rimangono inattive e vengono attivate solo in seguito ad un infezione virale ed alla interazione con molecole di RNA virale a doppia elica

Applicazioni terapeutiche degli IFN

Infezioni virali  rIFN-• Papillomavirus • Infezioni croniche da HBV e HCVNeoplasie  rIFN-• Leucemia mieloide cronica• Leucemia a cellule capellute• Linfoma di Hodgkin• Sarcoma di Kaposi• MelanomaMalattie neurodegenerative  rIFN-• Sclerosi multipla

Terapia antivirale combinata

Terapia antiretrovirale combinata