Mecanismo de acción y dianas terapeúticas de antimaláricos

Javier Gamo. Director. GHDIGlobal Health. GSKBarcelona 2019

Agenda

• Introducción

• Centro para el descubrimiento de fármacos de Global

Health en Tres Cantos

• Algunos datos sobre la malaria

• Modo de acción de antimálaricos mas comunes y

resistencias

• Herramientas para para la búsqueda de nuevos

antimalaricos

• Conclusiones

Barna_May2019

All animal studies were ethically reviewed and carried out in

accordance with European Directive 2010/63/EU and the GSK

Policy on the Care, Welfare and Treatment of Animals. The

human biological samples were sourced ethically and their

research use was in accord with the terms of the informed

consents

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Quienes somos?

GSK Global Health center. Tres Cantos

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Diseases of the Developing World (DDW)

GSK Global Health center. Tres Cantos

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GSK diseases of the developing world-DDW Global Health. Tres Cantos

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• Enfocado en actividades de I+D en TB, malaria y enfermedades entéricas y por otros kinetoplástidos

• Trabajando en colaboración y con soporte financiero de organismos internacionales comprometidos en “neglected diseases”

• Projectos priorizados de acuerdo a la necesidad medica

• Aprox. 120 científicos en Tres Cantos

Barna_May2019

Unidad de Malaria: Modelo de negocio

Blood Stage Parasitology Transmission blocking

In vivo translational models Chemistry & Screening

Malaria unitIntegrated Drug

Discovery Model

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Unidad de Malaria: Modelo de negocio

Blood Stage Parasitology Transmission blocking

In vivo translational models Chemistry & Screening

Malaria unitIntegrated Drug

Discovery Model

GSK core servicies

Animal

Sciences

Platform

Technology

& Science

Clinical

Development

Business

Development

Global

Regulatory

Barna_May2019

Por qué malaria?

Algunos datos sobre la malaria

• Todavia una de las peores enfermedades infecciosas

– El 50% de la población mundial está en riesgo de ser infectada

– Unos 200 millones de personas afectadas todos los años (219 en 2017)

– Aproximadamente 440,000 muertes estimadas en el ultimo informe de OMS

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Clinical burden of P. falciparum infection (2010)

• La mayoria de las muertes asociadas con infecciones de P. falciparum ocurrenen las regiones de Africa Sub-Saharianas (90% de la mortalidad)

El tratamiento con fármacos es fundamental en la

lucha contra la malaria

Barna_May2019

• Distintas vertientes en la lucha contra la malaria pero los

fármacos para tratar la enfermedad ocupan un lugar central

Malaria

Eradication

Vacunas

(eg. RTS,S/AS01)

Estrategias para

controlar el vector(eg. Insecticidas, ITN, IRS)

Quimoterapia

- Resistencia

- Bloquear transmisión

- Prevención

• Sin embargo el número de fármacos es muy limitado

– La última clase quimica que esta en uno clinico es atovaquona y eso ocurrió

mas de 20 años atras

• Los tratamientos actuales estan perdiendo eficacia

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Modo de acción de antimaláricos.

Resistencias

El ciclo vital de Plasmodium es complejo

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El ciclo intraeritrocítico produce los síntomas y la

enfermedad

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Antimaláricos mas comunes y sitio de acción

Barna_May2019

Modified from J Clin Inves 118:1266,2008

Chloroquine

(and related quinolines)

Atovaquone

Pyrimethamine-Sulfadoxine

Artemisinins

(ACTs)

Opciones terapeúticas

más usuales

• Chloroquine

• P. vivax

• Sulp-Pyrim

• Quimioprofilaxis

• Atovaquone

• Quimioprofilaxis

• ACTs

• “Standard of care”

Antimaláricos mas comunes y sitio de acción

Barna_May2019

Modified from J Clin Inves 118:1266,2008

Chloroquine

(and related quinolines)

Atovaquone

Pyrimethamine-Sulfadoxine

Artemisinins

(ACTs)

Opciones terapeúticas

más usuales

• Chloroquine

• P. vivax

• Sulp-Pyrim

• Quimioprofilaxis

• Atovaquone

• Quimioprofilaxis

• ACTs

• “Standard of care”

…pero los parasitos

han desarrollado

resistencias a

prácticamente todos

los tratamientos…

El desarrollo de resistencias es la principal amenaza

para los fármacos contra la malaria

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• Se han detectado parasitos resistentes para todos los fármacos en uso

La resistencia a artemisininas esta aumentando

• Se necesitan urgentemente nuevos tratamientos antimalaricos con

modos de acción novedosos.

– Combinaciones basadas en nuevos MoA serán fundamentales para lograr el

objetivo de erradicar la malaria.

La Cloroquina inhibe polimerización de hemozoina en

la vacuola

Barna_May2019

Parásito degrada

hemoglobina y

produce hemo (Fe2+)

tóxico

Parásito transporta

hemo a la vacuola y lo

polimeriza en forma

de hemozoina (no

reactivo)

Cloroquina se una al

hemo e impide su

polimerizacion

Se produce un

complejo toxico que

daña mortalmente al

parasito

Eritrocito

Nucleo

Vacuola

Parásito

Cloroquina

Hemozoina

Hb

Hb

La Cloroquina inhibe polimerización de hemozoina en

la vacuola. Resistencia

Barna_May2019

Parásito degrada

hemoglobina y

produce hemo (Fe2+)

tóxico

Parásito transporta

hemo a la vacuola y lo

polimeriza en forma

de hemozoina (no

reactivo)

Cloroquina se una al

hemo e impide su

polimerizacion

Se produce un

complejo toxico que

daña mortalmente al

parasito

Eritrocito

Nucleo

Vacuola

Parásito

Cloroquina

Hemozoina

• Resistencia mediada por el transportador

CRT que excluye la cloroquina de la

vacuola

• Resistencia muy extendida y cloroquina

solo se usa para P. vivax

Pirimetamina-sulfadoxina inhibe la síntesis de folatos

Barna_May2019

• La estructura de la pirimetamina es

similar a la del dihydro/tetrafolato

Pirimetamina-sulfadoxina inhibe la síntesis de folatos.

Resistencias

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• Mutaciones en el centro activo de la

DHFR ocasionan pérdida de eficacia

a Pirimetamina-Sulfadoxina

• Resistencias extraordinariamente

frecuentes. Uso de P+S restringido a

iPT (intermittent protective treatment)

Resistance

Atovacuona inhibe la función mitocondrial e impide la

síntesis de pirimidinas

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Pyrimidines

• Se bloquea el complejo

respiratorio III (cyt bc1).

Funciona tanto en estadios

hepáticos como en sangre

Atovacuona

• No se recicla la ubiquinona

mitocondrial y la dihidrorotato

deshidrogenasa se detiene

• Se detiene la síntesis de

pirimidinas

• No hay síntesis de acidos

nucleicos y el parasito muere

Atovacuona inhibe la función mitocondrial e impide la

síntesis de pirimidinas. Resistencias

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Pyrimidines

• Mutaciones en el citocromo b

impiden la unión de la

atovaquona

• Resistencias poco frecuente y

usada para quimioprofilaxis y

tratamiento

Atovacuona

Resistance

Modo de acción de las artemisininas

Barna_May2019

Modo de acción de las artemisininas

Barna_May2019

?

Barna_May2019

Como identificar compuestos para

tratar la malaria

Algunos detalles del cultivo de P. falciparum

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Eliminación de

glóbulos blancos,

obtención de los

globulos rojos

Cambio de medio

periódicamente

Medio de cultivo + suero

sintético + factores de

crecimiento

Control del cultivo mediante

la realización de frotis

37ºC

CO2

Gota de sangreGota de sangre

Ensayo de celula entera con P. falciparum

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•Distintas concentraciones

droga en el medio de cultivo

•Inoculación de la misma

cantidad de parásito

•Pocillos sin droga como

control de crecimiento

Cuantificación del número de parásitos:

-Actividad enzimática

-Marcaje radiactivo

Incubación

2D Graph 1

X Data

0.001 0.01 0.1 1 10 100 1000

Y D

ata

0

20

40

60

80

100

120

Col 1 vs Col 2

x column vs y column

GSK ha ensayado 2 M compuestosTodos los positivos (13.500) publicados bajo el nombre de TCAMS

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Curvas de muerte para priorizar compuestos con un

modo de acción rápido

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0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

%a

cu

mu

lac

ión

de

3

H-

hyp

ox

an

thin

e

Parasitos tratados a 10xIC50

0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

0 24 48 72 96 120lo

g b

ase 1

0(v

iab

le p

ara

sit

es +

1)

hrs of treatment

Artemisinin

Azythromycine

Atovaquone

Viabilidad de parasitos a 10xIC50

• Inhibición del metabolismo no es indicativo de muerte celular

P. falciparum murine malaria modelA translational approach for antimalarial drug discovery

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Integration of PK and PD

Conclusiones

• La malaria sigue siendo una enfermedad letal en nuestros

días para poblaciones en países endémicos

• ….pero curable

• Los antimalaricos tradicionales están perdiendo eficacia

• …el parásito esta ganando la batalla?

• Nuevos medicamentos con diferentes modos de acción y

eficaces contra parásitos resistentes son necesarios

urgentemente

• La resistencia a artemisininas acabaría con la ultima línea de defensa

Barna_May2019

Thank you