Virus e farmaci antivirali

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1 Virus e farmaci antivirali I Virus non sono organismi cellulari, hanno dimensioni nettamente inferiori ( nm) a quelle dei batteri e sono in grado di infettare tutte le cellule viventi. Essendo privi di enzimi coinvolti nel metabolismo energetico e di sistemi di sintesi proteica, essi sono dei parassiti che si moltiplicano a spese del sistema metabolico della cellula ospite. Possono iniziare il loro ciclo infettivo subito dopo l attacco oppure rimanere per lunghi periodi in stato latente nei siti intra-cellulari dell ospite fino a che un evento esterno ne scateni la riproduzione. Le principali vie di trasmissione dell infezione nell uomo sono il tratto respiratorio, quello gastrointestinale e genito-urinario, la pelle, il sangue, l urina e la placenta.

2 I VIRUS 2 La sopravvivenza dell ospite dipende: dalle sue difese immunitarie (produzione da parte del midollo osseo di linfociti B e di linfociti T prodotti dal timo) dalla gravità del tipo di infezione. Successivamente vi è una risposta immunitaria specifica ai danni prodotti dovuta ad anticorpi umorali locali (cellule B) (secrezione di IgA). L avvenuta infezione si manifesta principalmente: con disturbi respiratori acuti quali riniti, faringiti, laringiti ecc... (adenovirus, influenza, picornavirus.); a livello centrale si possono avere poliomelite, rabbia, meningoencefalite, parotite, morbillo. possiamo avere anche epatite, AIDS

3 I VIRUS 3 La struttura dei virus è costituita da un core di acido nucleico, DA o RA, (non esiste virus con DA e RA) che costituisce il materiale genetico. Il tipo di acido nucleico è alla base della loro classificazione. Questo core è circondato da un involucro proteico chiamato capside e l insieme viene definito nucleocapside che permette, in base alle caratteristiche strutturali, di classificare i virus in due gruppi: struttura generalmente elicoidale; con simmetria icoesaedrica (20 fecce). Il nucleocapside può a sua volta essere coperto da un struttura proteica definita envelope composta da glicoproteine che sono importanti antigeni virali.

4 I VIRUS 4 Questo Envelope determina la forma di ciascun virus: sfere, bastoncelli, filamenti, pallottole, triangoli, rettangoli e tubi allungati. Tutta la parte virale viene definita Virione.

5 I VIRUS 5 La parte proteica del nucleocapside e l envelope (ove esista) giocano un ruolo fondamentale durante la prima fase dell infezione. I siti attivi ivi presenti si attaccano a recettori specifici presenti sulla cellula ospite in funzione del tipo di proteina che avvolge il virione. La penetrazione all interno della cellula può avvenire: Mediante fusione della membrana virale con la membrana cellulare Mediante endocitosi e rilascio del virus dalle vescicole interne.

6 I VIRUS 6 La replicazione del virus dipende totalmente dalla cellula ospite della quale vengono sfruttati i sistemi enzimatici. Virus a DA Virus a RA Inizialmente si ha un trasferimento del DA e di un minimo numero di proteine dal capside al nucleo della cellula che va così a integrarsi con il DA dell ospite del quale sfrutta i sistemi enzimatici. Il DA, diventato parte integrante del materiale genetico dell ospite, può rimanere latente per anni oppure duplicarsi subito dando origine ad una progenie di DA virale.

7 I VIRUS 7 Inizia così dal DA virale la trascrizione del mra precoce e tardivo produzione di proteine virali da parte degli enzimi sia del virus che dell ospite. el caso di virus oncogeni a DA, queste proteine virali possono agire sulle cellule ospite modificandone la normale funzionalità o i caratteri morfologici generando così cellule anormali o cancerose. Tra le varie proteine vengono sintetizzate anche quelle strutturali del capside e dell envelope del virus. Il DA virale assieme alle nuove proteine strutturali va a formare Virioni progenie che posseggono sia il genoma che il rivestimento proteico e che pertanto possono uscire dalla cellula ed infettarne altre.

8 I VIRUS 7 Amantadina Interferone Idossuridina, AraC Rifampina Metisazone

9 Virus a RA (oncogeni) I VIRUS 9 el 1970 venne isolato da virus a RA un enzima noto come transcriptasi inversa in grado di rovesciare il normale flusso delle informazioni nella cellula. DA RA Il DA si forma in base ad uno stampo di RA (RA Template). Quando un virus oncogeno a RA invade una cellula, la transcriptasi inversa forma DA virale sulla base del RA Template. Si forma così una doppia elica (RA/DA) nella quale una catena è costituita da RA cromosomico virale che successivamente viene rimosso da un enzima dando luogo ad una catena singola di DA.

10 I VIRUS 10 Gli enzimi della cellula ospite completano la sequenza replicando la catena ed ottenendo il DA virale (provirus) che si integra nei cromosomi dell ospite. Il Provirus viene trasmesso alle cellule figlie assieme a tutti gli altri geni. Inizia così la trascrizione in mra virale che sintetizza, tramite i sistemi enzimatici dell ospite, le proteine strutturali che gli consentono di costruirsi capside ed envelope e successivamente di uscire ed infettare altre cellule

11 Virus a RA (infettivi) I VIRUS 11 I virus a RA infettivi si replicano nel citoplasma utilizzando le RA polimerasi. RA infettante può agire: autonomamente rispetto al mra (poliomelite); da stampo per un RA complementare (influenza, morbillo ). Il processo continua come per gli altri virus oncogeni. I virioni così formatisi possono infettare le cellule vicine oppure essere trasportati, dal sistema linfatico o da quello sanguigno, in altri siti dove si ripete la replicazione.

12 Virus a DA I VIRUS 12 Herpes virus, Virus dell epatite, Adenovirus, Poxvirus, Parvovirus HSV (Herpes simplex virus) È il più diffuso sia come numero di specie infette sia come percentuale di popolazione affetta. Se ne conoscono circa 100 specie delle quali 8 sono attive sull uomo. Si stima che il 50-90% della popolazione adulta ne sia stata infettata almeno una volta. Importanza di sapere che nel ciclo vitale di questo virus vi è un periodo di latenza.

13 I VIRUS 13 HSV passa la maggior parte del tempo in questo stato funzionale dormiente che ha sviluppato al fine di eludere il sistema immunitario dell ospite. Pertanto è il più diffuso nei soggetti con sistema immunitario compromesso. Possiede un envelope con numerose glicoproteine sulla superficie che codificano un inusuale grande numero di enzimi coinvolti nella replicazione del DA virale. Il virus è un grado di infettare numerosi tipi di cellule attraverso differenti meccanismi di penetrazione che vedono coinvolte numerose proteine. La sintesi del DA è condotta da un sistema enzimatico virale in modo del tutto analogo a quello della cellula ospite. La polimerasi e gli altri enzimi coinvolti possiedono pressoché funzioni identiche.

14 I VIRUS 14 Fortunatamente la differenza strutturale delle proteine è tale da consentire di ottenere farmaci in grado di essere selettivi. Si distinguono in tre classi a, b e g. I virus a Quelli che infettano l uomo sono HSV-1 e HSV-2, varicella zoster (VZV) tutti caratterizzati da un ciclo riproduttivo rapido e da una altrettanto veloce espansione nelle colture cellulari. Sono tutti in grado di diffondere nei linfonodi regionali e di instaurarsi allo stato latente nei gangli sensoriali. L infezione primaria da HSV-1 ha luogo su una lesione a livello delle mucose o della cute attorno alla bocca o al naso. I raggi UV, uno stress o altri fattori riattivano il virus che riprende a moltiplicarsi e a diffondere lungo le terminazioni nervose fino ad una zona cutanea dove dà luogo alla manifestazione ricorrente della malattia erpetica.

15 I VIRUS 15 HSV-2 è responsabile delle infezioni a livello genitale. VZV è responsabile della varicella (infezione iniziale) e del fuoco di Sant Antonio in seguito a successiva riattivazione. Si stima che oltre il 95% della popolazione ne sia infetta. Tale percentuale calerà come conseguenza dell introduzione del vaccino. I virus b Si replicano molto più lentamente e rappresentano le classiche infezioni opportunistiche in pazienti affetti da immunodeficienza. Comprendono il Cytomegalovirus (HCMV) la cui sede di infezione primaria è l epitelio delle mucose. I virus g Hanno sviluppato due differenti modi di replicazione del DA uno per la produzione di virioni (ciclo litico) e l altro per mantenere presente il DA virale nelle cellule durante il periodo di latenza.

16 Adenovirus I VIRUS 16 Sono numerosi ed infettano la maggior parte delle persone giovani causando infezioni latenti nelle tonsille, nelle adenoidi ed in altri tessuti linfatici. Questi virus non lisano la cellula infetta e la loro diffusione è controllata da anticorpi dell ospite. on posseggono envelope ed il loro genoma è un DA a doppia elica recante all estremità terminale una piccola proteina necessaria per la replicazione del DA virale. L ingresso del DA nel nucleo è seguito dalla sintesi di mra precoce necessario per la sintesi del DA virale e soprattutto per portare la cellula alla fase S. È stato evidenziato che l adenovirus umano causa tumori maligni nei topi e ciò ha spronato la ricerca, per ora negativa, di eventuali adenovirus nei tumori umani.

17 I VIRUS 17 Parvivirus Comprende numerosi virus animali ed uno umano (B19). Sono i virus più piccoli (20-40 nm) non posseggono envelope e il capside è composto da due o tre proteine. Dipendono quindi completamente dalla cellula ospite e non sono in grado, contrariamente agli altri, di costringere la cellula ospite ad entrare in replicazione (fase S). Possono causare uno sviluppo fetale abnorme e malformazioni nei tessuti in crescita.

18 I VIRUS 18 Poxivirus Sono gli unici, tra i DA-virus umani, che si riproducono completamente nel citoplasma dell ospite. Il loro genoma codifica sia i sistemi necessari per la transcrizione e la replicazione dei geni virali sia i complessi schemi necessari per la regolazione dei vari processi. Posseggono più punti bersaglio per eventuali farmaci. Il virus del Vaiolo è il più importante per le spaventose epidemie di cui è stato responsabile in passato. In virtù del fatto che è specie specifica e grazie alla vaccinazione è pressocchè scomparso. Essendo state interrotte le vaccinazioni, oggi ritorna un potenziale pericolo in conseguenza di una possibile guerra biologica.

19 Virus dell epatite I VIRUS 19 La malattia non è tanto dovuta all azione del virus quanto al danno epatico risultante dalla risposta immunitaria al virus. ell uomo causano patologie che vanno da un infezione non apparente fino all ittero grave con distruzione del parenchima epatico fino alla morte. Esistono tre tipi di virus A, B, C, D ed E. Virus A (HAV) È un RA-Picornavirus che causa il 20-25% delle epatiti sintomatiche. La trasmissione si ha per via oro-fecale con un periodo di incubazione di giorni. Il contagio avviene per contatto diretto da persona a persona o attraverso il consumo di acqua o cibi contaminati.

20 I VIRUS 20 Il virus si moltiplica a livello gastro-intestinale ed è presente nelle feci da 7 a 10 giorni prima che si manifestino i sintomi. el sangue rimane presente solo per pochi giorni. I pazienti sviluppano un immunità duratura con formazione di IgG ed anti HAV. È diffusa in tutto il mondo sia in forma sporadica che epidemica. È presente soprattutto nei paesi in via di sviluppo a causa delle scarse condizioni igieniche. Sovente la popolazione adulta è immune in quanto infettati da piccoli. Per la sua prevenzione esistono due vaccini che forniscono protezione dall infezione già dopo giorni.

21 Virus B (HBV) I VIRUS 21 Appartiene alla famiglia degli Epadnavirus e se ne conoscono 6 fenotipi diversi. Contiene DA a doppia e mono-elica con associata una polimerasi. Periodo di incubazione: da 45 a 180 giorni (solitamente 60-90). Le proteine codificate dal virus sono un importante strumento per il monitoraggio della malattia. HBV sintetizza quattro differenti gruppi di proteine attraverso una polimerasi che è sia DA che RA dipendente. Tra queste,ricordiamo: o L antigene di superficie (HBsAg); o L antigene del core interno (HBcAg); o L antigene e (HBeAg). Alti livelli di questa proteina indicano un elevata replicazione del virus. Ad avvenuta risposta immunitaria dell organismo HBeAg scompare dal siero mentre compaiono i relativi anticorpi.

22 I VIRUS 22 Altro indicatore dello stato dell infezione è la presenza nel siero di enzimi epatici e soprattutto di alanina transferasi (ALT) che evidenzia il grado di necrosi delle cellule epatiche L infezione si contrae prevalentemente per via parenterale, ma anche per via interumana (sessuale). La trasmissione per trasfusione nei paesi industrializzati è praticamente nulla. Il trattamento approvato per HBV è la stimolazione della risposta immunitaria dovuta all interferone α (IF-α). È disponibile anche il vaccino per HBV che fornisce immunità di lunga durata. la vaccinazione è obbligatoria per tutti i neonati e gli adolescenti di 12 anni.

23 I VIRUS 23 Virus delta (D). È un piccolo RA-virus difettivo noto come HDV Esso è considerato un virus satellite o subvirone e necessita la presenza di un altro virus per potersi replicare. In particolare, per infettare le cellule necessita di HBsAg e pertanto colpisce solo i soggetti colpiti da HBV. L infezione si può manifestare in due modi: o Infezione contemporanea di B e D e si manifesta come sola infezione B; o Sovrainfezione in portatore cronico di HBV in questo caso l infezione è acuta e può essere letale (25-50% delle epatiti fulminanti ipotizzate di tipo B sono causate da HDV). Se ne conoscono 3 fenotipi: I il più diffuso; II presente in Giappone e Taiwan; III solo in Amazzonia.

24 I VIRUS 24 Virus C. Agente infettivo è l Epacavirus (HCV) facente parte della famiglia dei Flavivirus. Se ne conoscono 6 diversi genotipi e circa 90 sub-tipi. L infezione acuta da HCV e assai spesso asintomatica ed anitterica e si manifesta con dolori muscolari, nausea, vomito, febbre, dolori addominali ed ittero. Circa 85% dei casi di infezione acuta si cronicizza. Circa il 20% dei pazienti affetti da epatite C cronica possono sviluppare nel corso di anni una cirrosi che può evolvere in epatocarcinoma. La trasmissione avviene per via parenterale (controllo delle donazioni). La trasmissione verticale (madre-figlio) è abbastanza rara 5% dei casi.

25 I VIRUS 25 Virus E. Malattia infettiva acuta dovuta a virus a RA della famiglia Calicivirus. Si trasmette per via oro-fecale. Il periodo di incubazione va da15 a 60 giorni. È una malattia acuta assai spesso itterica molto simile all epatite A. on cronicizza mai. Presenta alta frequenza di forme cliniche fulminanti (1-12%) in particolare in donne gravide (40%) È presente in tutto il mondo e soprattutto nei paesi dove scarseggiano le norme igieniche e sanitarie.

26 I VIRUS 26 FARMACI ATIVIRALI I vaccini rappresentano la profilassi antivirale d elezione contro i virus. Infatti, la chemioterapia antivirale consente solo risultati modesti a causa delle caratteristiche biologiche dei virus. Il problema maggiore è dovuto al parassitismo intracellulare dei virioni che crea una certa dipendenza tra cella ospite e virus. Bisognerebbe ottenere una tossicità altamente selettiva verso enzimi virali specifici cosiddetti virus-indotti es: La neuraminidasi (virus dell influenza); La RA polimerasi-ra dipendente (poliovirus, rinovirus e morbillo); La DA polimerasi-da dipendente, la nucleosidofosfatochinasi, la nucleosidotrifosfatasi etc.

27 I VIRUS 27 Le varie tappe sequenziali di replicazione degli stessi virioni rappresentano i punti di attacco dei vari farmaci. a) Prima che penetri nella cellula il virione può essere inattivato dai vaccini o dagli anticorpi; b) Durante la fase di adsorbimento e di penetrazione nella cellula nessun farmaco importante risulta attivo; c) Alcuni farmaci (adamantina) agiscono nella fase di rimozione del mantello proteico o svestizione; d) La maggior parte degli antivirali (aciclovir, vidarabina, interferone etc) agisce sulla fase replicativa; e) Pochi farmaci agiscono a livello della fase di maturazione o assemblaggio degli acidi nucleici; f) essun antivirale è in grado di agire nella fase di fuoriuscita o germianzione.

28 I VIRUS 28 La caratteristica dei farmaci antivirali che vedremo è la limitatezza del loro spettro d azione. on vengono usati ampiamente come gli antibiotici a causa della loro tossicità. Agenti coinvolti nell inibizione dei primi stadi della replicazione virale. Aminoadamantani e composti correlati Amantadina HCl Mantadan è un amina triciclica simmetrica che non inattiva il virus ma impedisce: o alle particelle virali di penetrare nella cellula ospite; H 2 o l eliminazione del rivestimento del genoma e quindi il trasferimento del DA nella cellula ospite; o Se somministrata nelle prime 48 ore è molto efficace nelle malattie del tratto respiratorio dovute ad influenza.

29 Generalmente non si osservano fenomeni di neurotossicità. I VIRUS 29 Come effetti collaterali presenta depressione, ipotensione ortostatica, psicosi, ritenzione urinaria e collasso cardiaco congestizio. La sostituzione del gruppo amminico con un tiolo, un ossidrile, un alogeno o un gruppo ciano comporta perdita di attvività Per contro, gli -alchil e,-dialchil derivati sono attivi. Rimantadina: più attiva e dotata di minori effetti collaterali. Tromantadina è molto attiva contro il virus erpetico. Agisce in tutti i processi in cui sono coinvolte le membrane (adsorbimento,penetrazione e rilascio). ella fase tardiva sembra bloccare l attività di una glicoproteina responsabile del montaggio del materiale virale sintetizzato nella cellula ospite. H 3 C H 2 H CH 3 CH 3

30 I VIRUS 30 Il sistema triciclico non è essenziale per l effetto antivirale come mostrato dall attività posseduta dalla Bicicloottilamina e dall ttilamina. Farmaci che influenzano la trasduzione a livello di ribosomi TISEMICARBAZI La loro azione sembra correlata alla loro capacità di formare composti di coordinazione con ioni metallici quali Cu, Zn, Co, i e Mn. Il Metisazone è il principale composto di questa classe ed il suo complesso con Cu ++ interagisce con gli acidi nucleici interferendo nella traduzione dei messaggi dell RA in sintesi proteica nei ribosomi. H 2 H 2 S Bicicloottilamina ttilamina Metisazone H H 2

31 I VIRUS 31 RA che si forma è più corto e di conseguenza produce un blocco della sintesi di alcune proteine del capside del virus. Sebbene aumenti la quantità di DA virale e le cellule vengano danneggiate non viene prodotto altro virus infettivo. Attivo contro poxvirus, vaiolo umano e bovino, rinovirus e virus dell influenza. Il tiosemicarbazone della 2-acetilpiridina (BW A723U) inattiva la ribonucleotidoriduttasi dell Erpes simplex-1 e serve a potenziare l attività dell Aciclovir. Il suo nor-derivato possiede attività antitumorale. Il gruppo tiosemicarbazonico risulta fondamentale per l attività. S S H H 2 H H 2 CH 3 BW A723U or derivato

32 I VIRUS 32 FSFATI Sono fosfono-derivati dell acido acetico e formico. Il PAA (Acido fosfonoacetico) ed il PFA (acido fosfonoformico) sono attivi contro diversi tipi di virus dei quali inibiscono la sintesi del DA. Sono inibitori specifici della DA-polimerasi dell herpes virus e del Citomegalovirus con una maggiore selettività (10-100) rispetto a quella della cellula. Essi interagiscono con l enzima e non con il DA. Agiscono da analoghi del pirofosfato al sito d azione dei nucleotidi trifosfati con le polimerasi. Il PFA viene somministrato incapsulato nei liposomi per migliorarne la capacità di attraversare le membrane. H H H P CH H P CH 2 CH (PFA) (PAA)

33 I VIRUS 33 Farmaci immunostimolatori: Interferoni La scarsa tossicità selettiva degli antivirali Approfondimento dei meccanismi immunologici in grado di contrastare l aggressione virale Spinsero alla ricerca di farmaci in grado di potenziare le difese dell organismo Venne scoperto nel 1957 dall osservazione che una cellula infettata da un virus si difende da altre infezioni virali. Venne isolata così una proteina antivirale, chiamata interferone, che rappresenta la prima risposta cellulare all infezione. Inibisce la crescita dei virus e la moltiplicazione delle cellule.

34 I VIRUS 34 Ben presto venne messo in evidenza che esistono diversi tipi di interferone non solo tra specie e specie, ma anche tra i vari tessuti. Gli interferoni consistono di una miscela di piccole proteine (Glicoproteine KD) che mostrano attività antivirale specifica a seconda delle specie. Essi esplicano anche azioni diverse quali: a.inibizione della crescita cellulare; b.alterazione della membrana cellulare e del citoscheletro; c.modulazione dei meccanismi immunitari; d.stimolazione delle natural killer cells. La loro produzione è indotta non solo da virus ma anche da RA a doppia elica, da endotossine e da induttori. La loro attività antivirale si esplica ad ampio spettro sia verso DA e RA virus.

35 I VIRUS 35 Gli interferoni vengono classificati in base alle cellule di origine. Interferone leucocitario o α (IF-α) Interferone fibrobalstico o β (IF-β) Interferone linfocitario o γ (IF- γ) IF-α è eterogeneo e ne sono state evidenziate 14 specie (15-21 KD) tutte con similitudine nella composizione aminoacidica. Esso è sprovvisto di carboidrati. Anche dello IF-β è nota la composizione aminoacidica e possiede una attività dello stesso ordine del precedente. La loro produzione su larga scala è stata fortemente incrementata con le tecniche del DA ricombinante. Da leucociti umani sono stati isolati due ricombinanti: il plasmide 104 (codificante per α) e il Plasmide 101 (codificante per β). Inseriti nel DA dell E. coli producono

36 I VIRUS 36 Il plasmide 104 inserito nel DA dell E. coli induce la produzione di interferone identico a quello leucocitario umano. L interferone agisce con un recettore presente sulla superficie cellulare che è comune per α e β ma diverso per γ. Tale interazione comporta: a. cambiamenti strutturali a livello dei lipidi della membrana cellulare; b. vengono alterate le varie catene metaboliche; c. Inibizione della sintesi proteica; d. Degradazione del RA. Tutte questi cambiamenti inibiscono comunque la fuoriuscita del virus dalla cellula.

37 I VIRUS 37 L interferone agisce solo a livello locale dove viene rilasciato in seguito ad infezione virale. IF-β è usato per via intranasale per prevenire l infezione da rinovirus (raffreddore). Vengono usati contro la cheratite erpetica, l Herpes genitali, l herpes zoster, la varicella zoster, l epatite B cronica e le influenze. Il maggior problema che si riscontrava nella sua preparazione era legato alla possibilità di averlo puro. Ma, le tecniche di DA ricombinanti utilizzanti anticorpi monoclonali specifici hanno permesso la produzione dell interferone α ad elevata purezza (circa 99%). L attività biologica specifica viene espressa dal numero di UI per mg di sostanze.

38 Interferon-induttori I VIRUS 38 Tra le varie ipotesi per una terapia antivirale vi è anche quella dell uso di sostanze in grado di indurre il rilascio dell interferone. Il Tilorone si è rivelato un buon induttore di interferone nel topo ma non altrettanto nell uomo (è specie specifico). Il suo meccanismo d azione è connesso con il cambiamento delle proprietà chimico-fisiche del DA. La sua molecola planare si intercala con le spire della doppia elica producendo una modificazione del DA. Il DA modificato stimola la produzione dell interferone. Le due catene laterali basiche sono fondamentali per l attività antivirale.

39 I VIRUS 39 Metisoprinolo - Viruxan (imunovir; inosiplex; isoprinosin) Farmaco antivirale, che limita la replicazione virale interferendo a livello poliribosomale. In vitro l'azione antivirale avviene a concentrazioni molto alte, difficilmente ottenibili in vivo. Il farmaco ha azione immunomodulante, stimola la proliferazione e la funzionalità dei linfociti T e B, dei macrofagi e dei polimorfonucleati. La sua efficacia consiste principalmente in un potenziamento della risposta immune, soprattutto negli immunodepressi. Le indicazioni del metisoprinolo comprendono le infezioni sostenute da herpes simplex virus, varicella-zoster virus, virus influenzali e rhinovirus H 2 H H HH H 3 C H 3 C H 3 C H 3 H CH 3

40 I VIRUS 40 Antimetaboliti. oto il meccanismo di riproduzione del virus (parassita obbligato) si è pensato di usare farmaci in grado di inibire i processi metabolici cellulari della cellula ospite. Alla ricerca di questi antimetaboliti sono stati sintetizzati molti composti (nucleosidi) analoghi delle pirimidine e delle purine. Le forme letali di questi composti sono i nucleotidi corrispondenti ai nucleosidi somministrati che possono: a. agire inibendo la conversione da nucleoside a nucleotide che avviene ad opera di fosforilasi (chinasi) le quali agiscono in presenza di ATP. b. Essere convertiti nel trifosfato che inibisce la DApolimerasi.

41 Questi farmaci vengono classificati in: nucleosidi e nucleotidi pirimidinici; nucleosidi e nucleotidi purinici; ucleosidi azolici e composti correlati; ucleosidi carbociclici. Derivati pirimidinici I VIRUS 41 Rappresentano le variazioni apportate ai nucleosidi pirimidinici fisioligici sia a livello di porzione zucherina sia alla porzione pirimidinica. Idoxuridina (IdU) È un nucleoside strutturalmente correlato alla Timidina in cui l anello pirimidinico è alogenato (è un suo isostero). H CH 3 H I Timidina H H Idossuridina H H

42 I VIRUS 42 Dopo trifosforilazione si sostituisce nella incorporazione nel DA virale e animale. Inibisce la DA polimerasi cellulare in misura minore rispetto a quella dell Herpes simplex. Al momento della trascrizione le le proteine virali risultano errate e le particelle virali sono difettose. Si usa una soluzione di idossuridina al 40% in DMS che risulta più attiva del singolo farmaco. Gli analoghi 5-Br (BdU), 5-F (FdU) e 5-Trifluorometil (F 3 TdU) sono tutti attivi come antivirali. Infatti il raggio di Van der Waal del metile corrispondente a 2.00 Å è confrontabile con quello del Br e dello I (1,95 e 2,15 Å) H Br H F H CF 3 H H H H 5-Bromo 2- desossiuridina H 5-Fluoro- 2- desossiuridina H 5-Trifluorometil- 2- desossiuridina

43 I VIRUS 43 La idoxuridina può dar luogo a resistenze ed al suo posto si preferisce utilizzare il suo isostero Trifluridina. Trifluridina È meno tossica in quanto si incorpora preferenzalmente nel DA virale che in quello delle cellule non infettate. In vitro è un inibitore specifico della replicazione del HSV-1. Incorporato nel DA virale al posto della Timidina provoca un interruzione nella formazione del mra tardivo e di conseguenza della sintesi delle proteine del virione. È in commercio sotto forma di soluzione oftalmica all 1% per il trattamento di ulcere dendritiche. Se somministrata per via endovenosa ha una emivita di 18 minuti e viene escreta non modificata attraverso le urine.

44 I VIRUS 44 Utilizzando i 5-alogeno derivati della citidina si è riesciti ad ottenere una maggiore citotossicità selettiva verso i virus. 5-Bromo 2- desossicitidina H H 2 Br 5-Iodo- 2- desossicitidina H H 2 I (AIdU) H 2 H I H H H La Idoxicitidina (IdC) risulta essere attiva contro infezioni da virus vaccino, da Herpes zooster. Essa inibisce selettivamente la repllicazione virale grazie ad una nucleosidochinasi virus-indotta che attiva la IdC nelle cellule infette e non in quelle sane. Analoga citotossicità è stata riscontrata nei 5 -amino-5- alogeno derivati dell Uracile il cui derivato fosforilato viene incorporato nel DA virale che delle cellule infette dove è presente una Timidinochinasi virus-indotta

45 H H I VIRUS 45 La sostituzione a livello della Timidina del metile in 5 con un gruppo alchilico più grandi porta ancora a derivati antivirali dotati di analogo meccanismo d azione. Queste ultime modificazioni strutturali rendono i farmaci specifici per determinati ceppi virali. Maggior interesse è destato da: H H H H Br I BVDU 5-bromovinil-2-desossiuridina che è potente inibitore selettivo sia del HSV che del VZV. È in grado di bloccare la riattivazione virale per lungo tempo anche dopo la sospensione della somministrazione. Lo iodo analogo IVdU presenta proprietà simili. Tutti questi analoghi timidinici risultano attivi sul HVS-1 (H. labialis) e non sul HVS-2 (H. genitali).

46 I VIRUS 46 Metodi di sintesi della idossuridina H H 5-Iodouracile I H Ac 2 Hg(Ac) 2 I CH 3 Hg I Ts Ts R R = -Cl R = Ac- H H I H I H H I 2 H H Idossuridina 1) ah 2) AcH R R

47 I VIRUS 47 Metodo di sintesi della Trifluridina H H CF 3 (Me 3 Si) 2 H H 3 C H 3 C H 3 C H 3 C CH 3 Si CH 3 Si CF 3 Bz Bz Cl Hg(Ac) 2 H CF 3 H CF 3 Bz Bz ame MeH H H L alternativa è la reazione di Hilbert-Johnson che utilizza sempre silil derivati ma come acido di Lewis lo SnCl4.

48 H 3 C H I VIRUS 48 H 3 Zidovudina (AZT) Analogo della Timidina che reca legata in posizione 3 del desossiribosio un gruppo azidico. Attivo contro virus tumorali a RA (retrovirus) che causano leucemia delle cellule T e l AIDS. La Zidovudina (substrato per la trascriptasi inversa) viene convertita in mono-, di- e tri-fosfato da parte della timidina chinasi cellulare e successivamente questi derivati vengono integrati nel DA provirale. Per l assenza dell ossidrile in 3 il legame fosfodiestero non si può formare e la catena cessa di allungarsi. A dosi adeguate la Zidovudina trifosfato blocca la moltiplicazione dell HIV per inibizione selettiva della DA polimerasi virale.

49 I VIRUS 49 Viene quindi usata nel trattamento sia degli stati precoci sia di quelli avanzati dell AIDS nei quali impedisce la replicazione virale e migliora i parametri immunologici. Essa è tossica per il midollo osseo e causa anemia macrocitica. È instabile al calore ed alla luce a causa del gruppo azidico. L associazione di AZT e di Foscarnet risulta in una azione sinergica nei confronti della replicazione virale. Anche il trattamento combinato AZT Aciclovir risulta efficace e ben tollerato in malati di AIDS. Sulla base di questo derivato sono state studiate altre molecole quali la 3 -azido-3 desossiguanosina (AZG) e la 2,3 - didesossicitidina (ddc) (molto attiva contro HIV). H 3 H H H 2 AZG H H 2 ddc

50 I VIRUS 50 Per la sintesi del AZT si parte dalla Timidina. H CH 3 H CH 3 H CH 3 CH 3 H TrCl Tr MsCl Tr Tr ah ah Py Py H H Ms 2,3-anidronucleoside Epimeri H CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 H H H Tr Tr Tr H MsCl Li 3 AcH H Ms Py DMF Riflusso C 3 3

51 Arabino nucleosidi I VIRUS 51 La sostituzione del desossiribosio con l arabinosio porta ad un effetto inbente la sintesi degli acidi nucleici. Citarabina (Ara-C) Blocca l utilizzo della desossicitidina con conseguente inibizione della replicazione del DA virale. Il derivato trifosfato inibisce sia la DA polimerasi che la reduttasi che trasformano la citidina difosfato nel desossi derivato. on viene impiegata molto in campo virale data la sua scarsa selettività. Trova applicazioni contro infezioni da VZV, per le cheratiti erpetiche e per le infezioni erpetiche resistenti all idossuridina. La sua tossicità si manifesta a livello renale e del midollo osseo.

52 I VIRUS 52 CH 3 H 2 Bn Bn Bn Cl H 3 C CH 3 H 3 C Bn Bn Bn 1) H 3 H 2 Pd/C H H H CITARABIA (ara-c) Altri composti sono i derivati della Ciclocitarabina (ciclo-ara-c) e la Ara-C-3,5 -fosfatociclico. Quest ultimo è più attivo della Ara-C in virtù di una maggior resistenza alla deamminazione disattivante. Più interessanti sono i derivati Timina arabinoside (Ara-T) e il derivato 5-metil-Ara-C che per deaminazione disattivante si trasforma nella corrispondente Ara-T. H H CICLAra-C (Ancitabina) H H 2 H P H Ara-C 3',5'-fosfato ciclico H H H 5-Metil-Ara-C H 2 CH 3 H H H H Timina arabinoside (Ara-T) CH 3

53 I VIRUS 53 L Ara-T viene attivata per la fosforilazione solo da un enzima virus-indotto (non dalle cellule normali) e, pertanto, inibisce selettivamente la sintesi del DA solo nelle cellule infette. Suo analogo è il derivato 5-(2-bromovinil)uracil arabinoside o BVAU (BV-ara-U). Risulta attivo contro HSV di tipo 1 ma soprattutto è l antivirale più attivo contro la varicella Zooster. Analogo alla Citarabina-C è il 2 -desossi-2 -fluoro-5-iodo citarabina (FIAC) che risulta attiva su HSV tipo 1 e 2, Herpes Zooster e sul Citamegalovirus. Sono stati preparati anche dei derivati aza-analoghi come pure dei deaza derivati dotati i vitro di attività antivirale. H H H H BVAU Br H H H F H I FIAC

54 ucleosidi e nucleotidi purinici I VIRUS 54 Si ritiene che i nucleotidi purinici siano, analogamente ai derivati pirimidinici, i metaboliti attivi. Vidarabina (Ara-A) È ottenuto da culture fermentate di Streptomyces antibioticus. Sembra inibire la replicazione dell acido nucleico del virus agendo da terminatore di catena con maggiore affinità per l enzima virale rispetto a quello delle cellule sane. Viene rapidamente deaminata dall adenina deaminasi a arabino ipoxantina (Ara-HX) metabolita inattivo mentre lo stesso enzima non è in grado di deaminare il corrispondente Monofosfato. H H 2 H H VIDARABIA (Ara-A) H H H H Ara-Hx P H H H 2 H H VIDARABIA (Ara-AMP) P H H H H H Ara-Hx MP

55 I VIRUS 55 Viene usata nell uomo contro l encefalite dovuta ad infezioni da HSV-1 e 2. Usata anche nell Herpes labiale o genitale dei neonati, nel vaiolo bovino ed umano e nell erpes Zooster. Da non usare con donne gravide in quanto mutagena, cancerogena e teratogena La vidarabina 2,3 -diacetato è un suo profarmaco che allunga la i tempi di deaminazione (disattivazione). LAdenina-α-arabinoside (isomero della Ara-A) è pure lui attivo e non sembra substrato per l enzima adenosinodeaminasi. Analoga resistenza alla metabolizzazione è stata evidenziata per l azido derivato (Arazide) che tuttavia non risulta più attivo della Ara-A. α-ara-a H H 2 H H H H H 3 Arazide

56 ucleosidi Aciclici I VIRUS 56 Aciclovir H 2 H H Derivato sintetico della desossiguanosina nel quale la parte zuccherina è aciclica. Questa differenza strutturale conferisce alla molecola un meccanismo d azione particolare. La sua tossicità per le cellule ospiti è scarsa ma una volta entrato nelle cellule infette viene trasformato nel trifosfato il composto attivo. È attivo infatti contro infezioni da HSV i quali attivano delle Timidina chinasi e/o delle DA polimerasi virus specifiche che vengono inattivate dall Aciclovir.

57 I VIRUS 57 Viene a ridursi la produzione del DA solo delle cellule infette in quanto la molecola di Aciclovir è meno sensibile alle analoghe Timidina chinasi delle cellule normali. La DA polimerasi virale è inibita competitivamente dall Aciclovir a concentrazioni molto inferiori di quanto non avvenga per la DA polimerasi cellulare. L assenza dell ossidrile in 3 dello zucchero ciclico,viene bloccata l elongazione del DA. Più sensibili all Aciclovir sono HSV-1 e HSV-2 ma anche VZV per il quale la FDI prevede dosi da 800 mg di farmaco 5 volte al giorno. È poco attivo sulle forme di HVS ricorrenti a causa dello scarso assorbimento percutaneo. La somministrazione orale non da effetti collaterali anche per trattamenti prolungati. Alla fine del cura si possono avere delle ricadute.

58 I VIRUS 58 Ac H H Ac 2 H 3 C H H H 3 C AEAME H H Ac 2 H AEAME H H 2 H H 3 C H CH 3 H 3 C H Ac Base H 2 H aciclovir H Valina-CBZ DCC, TEA H 2 H H H 2 Pd/C H H 2 H 2

59 I VIRUS 59 Altra molecola simile è il Ganciclovir (Cytogene) che risulta attivo contro HIV e alcuni mutanti resistenti ad ACV. on richiede una Timidina chinasi specifica e pertanto risulta attivo anche contro il citomegalovirus e, contemporaneamente, più tossico. Approvato da FDI per il trattamento di retinite da citomegalovirus in pazienti immunodepressi La maggior attività rispetto al Ganciclovir è dovuta ad un accumulo di ganciclovir trifosfato nelle cellule infette. Il Penciclovir (PCV) possiede un attività 4000 maggiore per HBV polimerasi rispetto a quella dell ospite e ciò lo rende un ottimo inibitore della replicazione del HBV. H H 2 H GACICLVIR (GCV) H H H 2 H PECICLVIR (PCV)

60 Profarmaci sono: I VIRUS 60 Il Famciclovir (FCV) è un profarmaco (biodisponibilità del 70% ripetto al 5% del PCV) rapidamente idrolizzato. È approvato per trattamenti del HSV-1 e HSV-2. 6-Desossiaciclovir è convertito rapidamente dalla Xantina ossidasi in ACV. Viene utilizzati contro le infezioni da VZV. Valaciclovir (VACV) è un profarmaco del ACV del quale migliora la biodisponibilità orale e che viene rapidamente idrolizzato a dare l ACV. H H 2 H Ac H 2 H H 2 H 2 Ac 6-DESSSIACICLVIR VALACICLVIR FAMCICLVIR

61 I VIRUS 61 Cidofovir (CDV) nuova molecola con attività antivirale ad ampio spettro contro un'ampia varietà di virus del DA compreso gli Herpes Virus tipo 1 (HSV-1) e tipo 2 (HSV-2), virus del Varicella-Zoster (VZV),Citomegalovirus (CMV), virus di Epstein- Barr (EBV), Papovavirus o Papillomavirus (HPV), Polyoma, Adenoe Poxvirus. Il metabolita intracellulare attivo (diphosphorylated Cidofovir) agisce sulla polimerasi virale del DA dove è in grado di ostacolare la sintesi del DA virale dopo incorporazione di due molecole successive di Cidofovir all'estremità 3 della catena del DA virale. La sua azione non dipende dalla Timidino chinasi codificata dal virus (vedi aciclovir) e pertanto è attivo anche contro ceppi resitenti. H 2 P H H H

62 È assai selettivo per la polimerasi virale. I VIRUS 62 La DA polimerasi virale non è in grado di rimuovere il CDV e ciò determina un'azione antivirale prolungata che dura parecchi giorni (o settimane) consentendo la somministrazione di 1 dose ogni una o due settimane. egli studi clinici, Cidofovir si è dimostrato efficace nel trattamento CMV oculare con interessamento della retina. el trattamento delle infezioni acyclovir-resistenti di HSV, le prove cliniche hanno dimostrato la sua efficacia sia per somministrazione sistematica (endovenoso) che locale (unguento al 1%). Analogamente (sia unguento che iniezione sistemica) è risultato efficace nel trattamento delle infezioni della faringe, della laringe, genitali ed anali del virus HPV. Infine Cidofovir si è dimostrato particolarmente efficace nel trattamento locale e/o sistematico di varie infezioni dovute ai Virus: CMV, HSV, VZV, EBV (Epstein-Barr virus), HPV, Polyoma, Adeno- e Poxvirus.

63 H H 2 H H Ribavirina (Virazolo) I VIRUS 63 È il primo nucleoside sintetico ad attività antivirale ad ampio spetro entrato in terapia. È attiva sia contro virus a DA che a RA. È attiva sull epatite A, sull influenza A e B, sul morbillo e sulle infezioni erpetiche cutanee. Viene trasformato dalla adenosina chinasi in trifosfato che inibisce la sintesi specifiche RA polimerasi virali e la sintesi di mra e di acidi nucleici. Interferisce nella conversione di inosina-5 -monofosfato a xantosina-5 -monofosfato interrompendo la sintesi del DA. Questo meccanismo d azione è altamente virus specifico.

64 I VIRUS 64 La ribavirina è in grado di di inibire la replicazione in vitro del HIV il retrovirus associato alla sindrome AIDS. La struttura di questa molecola è assai specifica: a. La funzione carbossiamidica è essenziale all attività. b. La natura dello zucchero è determinante in quanto solo il ribosio impartisce attività alla molecola. c. La 1,2,4-triazolcarbossiamide risulta essere attiva in quanto viene convertita in vivo nella ribavirina. H H 2 Enzima H H H H Enzima H H H H H H H H H

65 Trattamento della HBV I VIRUS 65 Attualmente esistono 5 analoghi nucleosidici / nucleotidici approvati per il trattamento dell epatite B cronica: Telbivudina (Sebivo); Adefovir Dipivoxil (hepsera); Entecavir (Baraclude) Tenofovir disoproxil (Viread); Lamivudina (Epivir). Telbivudina Sebivo Analogo della timidina indicata per il trattamento dell epatite cronica B in pazienti adulti con malattia epatica compensata ed evidenza di replicazione virale e con elevati e persistentemente livelli dell alanina aminotransferasi sierica (ALT). H H H CH 3 H H CH 3 H

66 I VIRUS 66 Telbivudina-5-trifosfato inibisce HBV DA polimerasi (reverse transcriptase) competendo con il substrato naturale la timidina trifosfato. Viene incorporata nel DA virale dove provoca il blocco della catena. Telbivudina inibisce la sintesi della HBV first-strand (EC50 = µm) ma soprattutto quella della second-strand (EC50 = µm) senza interferire con la polimerasi umana. Entecavir (Baraclude) Analogo nucleosidico della guanosina attivo conto l'hbv polimerasi, è efficientemente fosforilato nella forma attiva trifosfata (TP), che ha un'emivita intracellulare di 15 ore.. Entecavir H 2 H H H H 2 H H P P P H Entecavir-TP

67 I VIRUS 67 Entecavir-TP compete con il substrato naturale la deossiguanosina TP e inibisce: Il priming dell'hbv polimerasi; La trascrizione inversa del filamento negativo del DA a partire dall'ra messaggero pregemonico; La sintesi del filamento positivo dell'hbv DA. La Ki dell'entecavir-tp per la DA polimerasi HBV è 0,0012 µm. Entecavir-TP è un debole inibitore della DA polimerasi cellulare con valori Ki da 18 a 40 µm. Sia in in coltura cellulari HBV che nel saggio antivirale HIV l utilizzo,, di inibitori nucleosidici della trascrittasi inversa (abacavir, didanosina, lamivudina, stavudina, tenofovir o zidovudina) non ha evidenziato attività antagonista nei confronti dell Entecavir. Sempre nel caso della HBV, Entecavir risulta possedere un attività antivirale superiore a quella dell Adefovir

68 I VIRUS 68 Adefovir - Hepsera Derivato fosfonato aciclico dell Adenosina monofosfato utilizzato come profarmaco Adefovir dipivoxil - Viene trasportato attivamente nelle cellule dei mammiferi dove è convertito dagli enzimi ospiti in difosfato. Meccanismo d azione: inibisce la polimerasi virale mediante competizione per i siti di legami diretti con il substrato naturale (deossiadenosina trifosfato); si incorpora nel DA virale causando l interruzione della catena del DA. Adefovir dipivoxil inibisce selettivamente l HBV DA polimerasi a concentrazioni di 12, 700 e 10 volte inferiori a quelle necessarie per inibire rispettivamente la DA polimerasi α, β e γ nell uomo. È attivo in vitro nei confronti degli epadnavirus incluse le mutazioni associate a famciclovir e nei modelli animali in vivo di replicazione dell epadnavirus. elle forme comuni di HBV resistente a Lamivudina la sua attività permane ma risulta ridotta H 2 H P

69 VIRUS A RA I VIRUS 69 rtomixovirus Hanno come caratteristica la frammentazione del genoma a catena negativa. Ciò determina un elevata casistica di ricombinazioni che comporta una frequente variazione dell antigenicità del virus. Tra di essi i più noti sono quelli dell influenza A, B e C. I primi due sono responsabili delle patologie influenzali di stagione. In modo ricorrente, ogni 10 anni o più, il mondo è soggetto ad una infezione pandemica da virus dell influenza A. Questa patologia diventa importante in soggetti immunodepressi. L uso di Amantadina e Rimantadina è stata approvata sia per la profilassi che per il trattamento di queste infezioni. Paramixovirus Tra questi il più importante è il respiratory Syncytial Virus (RSV) che causa serie infezioni all apparato respiratorio di neonati e giovani bambini.

70 I VIRUS 70 Parainfluenza - sono quattro virus di questa famiglia (paramixovirus) e causano infezioni a livello dell apparato respiratorio. on esistono terapie autorizzate. Picornavirus sono virus con RA monoelica la cui catena positiva si comporta da mra. (enterovirus, rinovirus, il virus dell afta epizootica e quello dell epatite A). Tra gli enterovirus, abbiamo la meningite settica, la poliomelite e l influenza estiva. Sebbene la polio sia stata debellata grazie alla vaccinazione, sono annulamente numerosi i casi di meningite settica. Togavirus il cui nome deriva dall involucro lipoproteico (toga) noti anche come arbovirus (trasmessi da artropodi). Tra questi abbiamo il virus della febbre gialla e della rosolia. Rabdovirus il più noto è quello della rabbia. RA genomico e negativo e serve da stampo per mra ad opera di una transcripttasi presente nel virione. Rotavirus responsabili della diarrea nell uomo ed in alcuni animali. Sono virus a RA a doppia elica.

71 I VIRUS 71 Tutti questi virus possono essere trattati con gli stessi farmaci già visti per i virus a DA: Amantadina e Rimantadina; Ribavirina; Interferone α Immunoglobuline. Farmaci in fase di sviluppo. Farmaci antiinfluenzali Inibitori della proteasi - Il virus influenzale A (HA virus) necessita di un cleavage proteolitico post-traslazionale (essenziale per infettare la cellula e la successiva diffusione del virus). Questo step è effettuato da una proteasi della cellula ospite.

72 I VIRUS 72 Inibitori della proteasi quali il Camostat mesilato ed il afamostat Mesilato si sono rivelati in grado di inibire sia HA che HB. H 2 H H CH 3 S 3 H Essi inibiscono la proteasi presente sia nei fluidi secreti dalla faringe umana sia nei polmoni. Tra i farmaci antiinfluenzali abbiamo il derivato Ly che, utilizzato come sale sodico, in vitro si è rivelato un potente inibitore del tutto paragonabile come attività alla Ribavirina. Risulta attivo sia come agente per la profilassi sia come agente terapeutico. S H 2 - A + C H H CH 3 S 3 H H 2 H

73 euramidas i Inibitori della euramidasi (A) I VIRUS 73 I virus dell influenza A e B posseggono sulla loro superficie: Emaglutinina una glicoproteina antigenica responsabile del legame del virus alla cellula (fase infettiva); euramidase enzima in grado di scindere il legame glicosidico dell acido neuraminico (fase di rilascio dei virioni progenie). Lo studio di questi inibitori nasce dall osservazione che il sito attivo di questa neuramidasi è altamente conservato sia nel virus A che B come pur nelle forme mutate. Ciò conferisce a questi composti un azione ad ampio spettro.

74 I VIRUS 74 Il DAA è stato il primo analogo sintetizzato sulla base del meccanismo d azione ma non risultò selettivo. Zanamivir - Relenza - la struttura del suo complesso con la A è molto simile a quella dell axido sialico con la stessa A. Si ha una forte interazione di carica tra lo ione carbossilato e tre residui di Arg (Arg292, -371 e -118) rinforzata dall interazione idrofobica del residuo acetamidico. Biodisponibilità orale molto scarsa e pertanto somministrato per inalazione. H H H H R H DAA R = H Zanamavir R = H H H 2

75 I VIRUS 75 seltamivir Tamiflu - meccanismo d azione analogo, somministrato come fosfato per os in capsule o polvere per sospensione oraale. Peramivir introdotto da Johnson & Johnson come orale ma abbandonato ed ora in studio come iniettabile (BioCryst). Tra i nuovi composti abbiamo derivati dell acido benzoico (BAA) che posseggono la giusta distanza tra carbossilato e residuo acetamidico. H H 2 H 2 H H 2 H H R 1 H R 2 H R 1 R 2 H H H H 2 H seltamivir Peramivir BAA

76 Farmaci anti-picornavirus I VIRUS 76 Agenti inibenti il Capsid-binding per l infezione è necessario che il virione riesca a legarsi alla cellula. Una strategia per combattere il rinovirus consiste nel cercare di inibire questo step. Arildone è stato il punto di partenza per lo sviluppo di composti, caratterizzati da una lunga catena idrofobica, che posseggono un ampio spettro d attività contro HRV (Human Rhinovirus) e enterovirus. Tra questi ricordiamo il Disoxaril. Il sito d azione di questi composti è stato evidenziato negli anni 80 sulla base della struttura 3D del complesso del Disoxaril con HRV-14. Me Disoxaril

77 I VIRUS 77 La struttura icosaedrica del mantello del HRV-14 risulta formata da 60 coppie ciascuna delle quali composta da 4 proteine VP1 VP4. Questa struttura è caratterizzata dalla presenza di depressioni o canion presenti su ciascuno dei cinque assi della struttura. Questi Canion rappresentano il sito d attacco dei recettori cellulari

78 I VIRUS 78

79 H 3 C I VIRUS 79 In assenza del farmaco, la tasca (Canion) risulta contenere un cofattore pocket factor simile ad acidi grassi. Quando il virus si lega al recettore cellulare ICAM-1 (Inter Cellular Adhesion Molecule type 1) tale tasca deve essere vuota o al massimo contenere due molecole d acqua. Pertanto, l occupazione di questa tasca da parte del farmaco stabilizza la struttura virale stessa impedendone l attacco alla cellula ospite. Analoghi del Disoxaril sono stati sintetizzati e saggiati come antivirali evidenziando che l affinità di binding è ben correlata con l attività inibente sulle colture cellulari. Altri composti, con ampio spettro di attività contro i HRV, sperimentati in clinica sono il WI 54954, il suo derivato WI e il Pleconaril (più stabile metabolicamente). WI Cl Cl H 3 C H 3 C CH 3 R R = CH 3 WI R = CF 3 Pleconaril

80 I VIRUS 80 Anche il Pirodavir (R 77975) ha dimostrato possedere un largo spettro d azione in vivo sia su HRV che enterovirus. Qualora venga somministrato frequentemente per via intranasale, esso risulta efficace nel prevenire l infezione. on sono stati osservati casi di resistenza al Pirodavir sebbene siano comparse resistenze a suoi analoghi (R 61837). La tasca idrofobica è il sito di binding di questi composti per i quali la SAR ha evidenziato: L importanza dell effetto sterico attorno all anello fenilico; Che solo l idrofobicità della molecola risulta essere un parametro predittivo per l attività antivirale di questi composti. H 3 C H 3 C CH 3

81 I VIRUS 81 Flavonoidi Il composto Ro è stato il primo derivato flavonoide naturale risultato attivo ad ampio spettro su Picornavirus. H 3 C H CH 3 H 3 C CH 3 Cl CH 3 Cl Ro Ro BW 683C Questi composti si legano alle proteine del Capside virale senza interferire con l attacco o con la penetrazione della cellula ospite. Sembra pertanto che anche essi agiscano stabilizzando il Capside stesso ed impedendo quei cambi conformazionali richiesti per la liberazione del materiale virale.

82 I VIRUS 82 ICAM-1 Chimeriche Circa il 90% dei HRV utilizza le InterCellular Adhesion Molecule 1 come recettori cellulari. Esse fanno parte della superfamiglia di proteine delle Ig. Sono sono costituite da cinque porzioni extracellulari Ig-simili, una dominio transmembranale che serve da ancoraggio e una piccolo dominio citoplasmatico. Esse fungono da ligandi per i Linphocyte function-associated antigen-1 (LFA-1).

83 I VIRUS 83 ICAM-1 Chimeriche La maggior parte dei HRV si lega ai domini Ig-simili (D1 e D2) presenti nella porzione -terminale. Ipotesi: forme solubili di ICAM-1 (definite s-icam e composte da uno dei domini estracellulari D1 o D2) potrebbero prevenire l infezione legandosi competitivamente con i siti di legame presenti sul virus; tale legame tra il virus e la s-icam, generando un modifica conformazionale, provocherebbe la fuoriuscita, nello spazio extracellulare, di RA virale dal capside. L utilizzo, nei primi periodi d infezione, di molecole s-icam ha rivelato una notevole attività antivirale a largo spettro. Si è poi passati dalle forme monomeriche (s-icam) a molecole più complesse contenenti i cinque extracellulari che sono chimere delle ICAM-1