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 :
•
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•
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•
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 pirimidinica
2. Componente saccaridica
3. 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 del
funzionamento 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 (deossiguanosina
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.
Azidotimidina (AZT)
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.
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 proteica
farmaci 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)

Acido sialico
(recettore)
(Neuraminidasi)
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
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
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
Applicazioni terapeutiche degli IFN
Infezioni virali  rIFN-
• Papillomavirus
• Infezioni croniche da HBV e HCV
Neoplasie  rIFN-
• Leucemia mieloide cronica
• Leucemia a cellule capellute
• Linfoma di Hodgkin
• Sarcoma di Kaposi
• Melanoma
Malattie neurodegenerative  rIFN-
• Sclerosi multipla
Terapia antivirale combinata
Terapia antiretrovirale combinata