G. Di Bonaventura Università di Chieti-Pescara. Farmaci antivirali

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Giorgio Bini
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1 G. Di Bonaventura Università di Chieti-Pescara Farmaci antivirali

2 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

3 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.

4 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

5 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 M 2 ostacolando l acidificazione

6 Interferenza con la fase di ingresso Amantadina e Rimantadina sono farmaci profilattici anti-influenzali, dotati da bassa tossicità interagiscono con la proteina M 2 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

7 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

8 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

9 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 Inibitori della proteasi di HIV: indinavir, saquinavir, ritonavir indinavir saquinavir ritonavir

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