Farmaci antivirali G. Di Bonaventura Università di Chieti-Pescara Farmaci antivirali • I farmaci antivirali sono chemioterapici utilizzati per la terapia di infezioni virali. Analogamente agli antibiotici, gli antivirali sono caratterizzati da specie-specificità. • Nonostante siano noti i cicli replicativi e le sequenze genomiche di gran parte dei virus patogeni per l’uomo, l’armamentario anti-virale è, a tutt’oggi, scarno poiché il parassitismo endocellulare obbligato dei virus limita la tossicità selettiva • La maggior parte degli antivirali attualmente in commercio è impiegata nella terapia di HIV, Herpesvirus, Orthomyxovirus e Hepadnavirus (epatite B) • E’ in corso un’attività di ricerca volta alla progettazione di farmaci a spettro più ampio Farmaci antivirali – sviluppo e princìpi • Inizialmente, l’individuazione di molecole antivirali avveniva attraverso blind-screening, basata sull’osservazione degli effetti prodotti dalla molecola a carico di co-colture (cellule infettate dal virus). • La prima molecola selezionata fu l’amantadina (Symmetrel, 1960) molecola anti-influenzale. Per 25 anni, non se ne è conosciuto il meccanismo di azione. • Questo approccio, fortemente dispendioso in termini di tempo e risorse, è stato sostituito, negli anni ’80, da un nuovo approccio (rational drug design) basato sulla conoscenza del ciclo virale e della struttura molecolare virale. • Il concetto generale alla base dello sviluppo di nuove molecole antivirali è di identificare proteine virali, o parte di esse, necessarie alla realizzazione del ciclo biologico virale. • Questi “targets” debbono essere: (i) il più possibile esclusivi dell’unità virionica, al fine di ridurre la comparsa di effetti collaterali; (ii) comuni alla maggior parte dei ceppi di un determinato virus, od a specie virali diverse nell’ambito della stessa famiglia (farmaci ad ampio spettro) • Una volta identificato il target, le molecole candidate possono derivare da modificazioni di molecole note, o sono sintetizzate ex-novo a livello molecolare con l’ausilio di un software dedicato. • In ogni caso, si ricorre al clonaggio per produrre quantità adeguate di ciascuna molecola perché possano essere sottoposte a screening rapido al fine di selezionare le molecole più efficaci. Farmaci antivirali - strategie • Le strategie per lo sviluppo razionale di farmaci (“rational drug design”) prevedono l’attacco ad una specifica fase del ciclo vitale virale. Questo, sebbene possa variare in dipendenza della specie virale considerata, è costantemente caratterizzato dalle seguenti fasi: – – – – – Adesione alla cellula sensibile (adsorbimento) Rilascio in sede intracellulare di geni virali e dei relativi prodotti (enzimi) Replicazione dei componenti virali Assemblaggio dei componenti virali nell’unità virionica Rilascio di virioni neoformati infettanti • E’ importante (efficace) interferire con il ciclo nella fase più precoce possibile. • Il vaccino, in maniera analoga, allerta il sistema immune predisponendolo ad una risposta efficace e rapida. I vaccini, tuttavia, a differenza dei farmaci antivirali sono inefficaci nel trattare i soggetti già infettati Interferenza con la fase di ingresso • L’adsorbimento alla cellula sensibile prevede l’interazione dell’antirecettore virale con il recettore di superficie cellulare e l’ingresso nella cellula. I virus con envelope fondono la loro envelope con la membrana o penetrano nella cellula all’interno di una vescicola • Questa fase può essere inibita in due modi: – 1. Usando una molecola che simuli l’antirecettore (virusassociated protein, VAP) in grado di legarsi al recettore cellulare (inclusi Ab anti-recettori, Ab anti-VAP e ligandi fisiologici del recettore) – 2. Usando una molecola che mimi il recettore cellulare e si leghi al VAP, (inclusi Ab anti-VAP, recettori estranei e similrecettori sintetici) • Questa strategia può richiedere costi elevati ed è caratterizzata da scarse proprietà farmacocinetiche Interferenza con la fase di ingresso • Amantadina e Rimantadina sono farmaci profilattici anti-influenzali, dotati da bassa tossicità – interagiscono con la proteina M2 ostacolando l’acidificazione delle vescicole intracellulari, impedendone così la fusione con l’involucro virale • Pleconaril, per il trattamento di Picornaviridae (Rhinovirus, Enterovirus) – interagisce con l’antirecettore, a struttura simile anche tra virus antigenicamente diversi (teoria del canyon) • I tentativi di bloccare l’ingresso di HIV nei linfociti T-helper, interferendo con il legame virale al recettore CD4 sono stati fallimentari. Attualmente, si sta cercando di intervenire a livello del legame virale con il recettore CCR5. • Sono attualmente in corso ricerche mirate all’individuazione di molecole in grado di bloccare l’ingresso dei virus epatici B e C. pleconaril Interferenza sulla replicazione del genoma virale • • • • Una seconda strategia ha come bersaglio la sintesi dei componenti virali, successivamente all’ingresso nella cellula ospite – Analoghi strutturali dei nucleosidi: mimano la struttura dei nucleosidi, vengono fosforilati e, grazie alla loro elevata affinità per le polimerasi virusspecifiche, vengono incorporate nella molecola di DNA/RNA, bloccandone la sintesi Il primo antivirale di questo tipo è stato la 5-iodio-2’deossiuridina (IUDR) (analogo strutturale della timidina) utilizzato per il trattamento delle lesioni corneali causate da HSV Altro anti-erpetico (profilassi e trattamento) è un derivato dalla guanosina, la deossiguanosina aciclica (aciclovir) – deve essere attivata dalla fosforilazione mediata da chinasi virus-specifiche presenti ad alte concentrazioni nelle cellule infette – altamente selettiva ed estremamente sicura Derivato dall’aciclovir è il ganciclovir, maggiormente efficace vs EBV e CMV Inibitori della trascrittasi inversa • La conoscenza dell’azione della retrotrascrittasi (DNA-polimerasi RNAdipendente) ha permesso lo sviluppo di analoghi nucleosidici per la terapia di HIV • Il primo farmaco approvato per il trattamento dell’HIV è la zidovudina (azidotimidina, AZT) • Lamivudina (3TC), è stata approvata anche per il trattamento di HBV che usa la retrotrascrittasi in una fase del ciclo replicativo • Foscarnet, in grado di inibire l’incorporazione di timidina 3-P nel DNA provirale • Inibitori non nucleosidici, che inibiscono l’enzima in maniera allosterica (lontano dal sito attivo): – nevirapina, efavirenz, delarvidina Inibitori delle proteasi • In molte circostanze, le proteine virali vengono sintetizzate come poliproteine che, successivamente, vengono tagliate da proteasi virus-specifiche nei singoli prodotti • Inibitori delle proteasi – piccoli peptidi che si legano alla proteasi ma che non ne subiscono l’effetto, in virtù di un modificato legame tra aminoacidi indinavir saquinavir • Inibitori della proteasi di HIV: indinavir, saquinavir, ritonavir ritonavir