Farmaco antivirale

Targeting antiviraleModifica

Lidea generale alla base della moderna progettazione di farmaci antivirali è identificare le proteine virali, o parti di proteine, che possono essere disabilitate. Questi “bersagli” dovrebbero generalmente essere il più possibile diversi da qualsiasi proteina o parte di proteine nelluomo, per ridurre la probabilità di effetti collaterali. Gli obiettivi dovrebbero anche essere comuni a molti ceppi di un virus, o anche a specie diverse di virus nella stessa famiglia, quindi un singolo farmaco avrà unampia efficacia. Ad esempio, un ricercatore potrebbe prendere di mira un enzima critico sintetizzato dal virus, ma non dal paziente, che è comune a tutti i ceppi, e vedere cosa si può fare per interferire con il suo funzionamento.

Una volta identificati i bersagli , i farmaci candidati possono essere selezionati, tra farmaci già noti per avere effetti appropriati o progettando effettivamente il candidato a livello molecolare con un programma di progettazione assistita da computer.

Le proteine target possono essere prodotte in laboratorio per testare con trattamenti candidati inserendo il gene che sintetizza la proteina bersaglio in batteri o altri tipi di cellule. Le cellule vengono quindi coltivate per la produzione di massa della proteina, che può quindi essere esposta a vari candidati al trattamento e valutate con tecnologie di “screening rapido”.

Approcci per fase del ciclo di vita del virusModifica

I virus sono costituiti da un genoma e talvolta da pochi enzimi immagazzinati in una capsula di proteine (chiamata capside) e talvolta ricoperta da uno strato lipidico (a volte chiamato “involucro”). I virus non possono riprodursi da soli e invece si propagano soggiogando una cellula ospite per produrre copie di se stessi, producendo così la generazione successiva.

I ricercatori che lavorano su queste strategie di “progettazione razionale dei farmaci” per lo sviluppo di antivirali hanno cercato di attaccare virus in ogni fase del loro ciclo vitale. È stato scoperto che alcune specie di funghi contengono più sostanze chimiche antivirali con effetti sinergici simili.I composti isolati da corpi fruttiferi e filtrati di vari funghi hanno attività antivirali ad ampio spettro, ma la produzione e la disponibilità di successo di composti come lantivirale di prima linea è molto lontana. . I cicli vitali virali variano nei loro dettagli precisi a seconda del tipo di virus, ma tutti condividono uno schema generale:

1. Attaccamento a una cellula ospite.
2. Rilascio di geni virali ed eventualmente enzimi nella cellula ospite.
3. Replicazione di componenti virali utilizzando macchinari della cellula ospite.
4. Assemblaggio di componenti virali in particelle virali complete.
5. Rilascio di particelle virali per infettare nuove cellule ospiti.

Prima dellingresso nelle celluleModifica

Una strategia antivirale è interferire con la capacità di un virus di infiltrarsi in una cellula bersaglio. Il virus deve passare attraverso una sequenza di passaggi per farlo, iniziando con il legarsi a una specifica molecola “recettore” sulla superficie della cellula ospite e terminando con il virus che si “sgrana” allinterno della cellula e rilascia il suo contenuto. I virus che hanno un involucro lipidico devono anche fondere il loro involucro con la cellula bersaglio o con una vescicola che li trasporta nella cellula prima che possano rimuovere il rivestimento.

Questa fase della replicazione virale può essere inibita in due modi:

1. Utilizzo di agenti che imitano la proteina associata al virus (VAP) e si legano ai recettori cellulari. Questo può includere anticorpi anti-idiotipici VAP, ligandi naturali del recettore e anticorpi anti-recettore.
2. Utilizzo di agenti che imitano il recettore cellulare e si legano al VAP. Ciò include anticorpi anti-VAP, anticorpi anti-idiotipici per recettori, recettori estranei e imitazioni di recettori sintetici.

Questa strategia di progettazione di farmaci può essere molto costosa e poiché il processo di generazione di anti-idiotipici gli anticorpi sono in parte tentativi ed errori, può essere un processo relativamente lento fino a quando non viene prodotta una molecola adeguata.

Inibitore di ingressoModifica

Una fase molto precoce dellinfezione virale è lingresso virale, quando il il virus si attacca e penetra nella cellula ospite. Per combattere lHIV sono in fase di sviluppo numerosi farmaci che “inibiscono lingresso” o “bloccano lingresso”. LHIV colpisce maggiormente i globuli bianchi del sistema immunitario noti come “cellule T helper” e identifica queste cellule bersaglio attraverso i recettori di superficie delle cellule T designati “CD4” e “CCR5”. Tenta di interferire con il legame dellHIV con il Il recettore CD4 non è riuscito a impedire allHIV di infettare le cellule T helper, ma la ricerca continua a cercare di interferire con il legame dellHIV al recettore CCR5 nella speranza che sia più efficace.

LHIV infetta una cellula attraverso fusione con la membrana cellulare, che richiede due diversi partecipanti molecolari cellulari, CD4 e un recettore per le chemochine (diverso a seconda del tipo di cellula). Gli approcci per bloccare questa fusione virus / cellula hanno mostrato qualche promessa nel prevenire lingresso del virus in una cellula.Almeno uno di questi inibitori di ingresso – un peptide biomimetico chiamato Enfuvirtide, o il marchio Fuzeon – ha ricevuto lapprovazione della FDA ed è in uso da tempo. Potenzialmente, uno dei vantaggi derivanti dalluso di un efficace agente di blocco o inibizione dellingresso è che potenzialmente potrebbe non solo impedire la diffusione del virus allinterno di un individuo infetto, ma anche la diffusione da un individuo infetto a un individuo non infetto.

Un possibile vantaggio dellapproccio terapeutico del blocco dellingresso virale (in contrasto con lapproccio attualmente dominante dellinibizione degli enzimi virali) è che può rivelarsi più difficile per il virus sviluppare resistenza a questa terapia rispetto al virus per mutare o evolvere i suoi protocolli enzimatici.

Inibitore di uncoatingEdit

Sono stati studiati anche inibitori di uncoating.

Lamantadina e la rimantadina sono state introdotte per combattere linfluenza. Questi agenti agiscono sulla penetrazione e sulla rimozione del rivestimento.

Pleconaril agisce contro i rinovirus, che causano il comune raffreddore, bloccando una tasca sulla superficie del virus che controlla il processo di rimozione del rivestimento. Questa tasca è simile nella maggior parte dei ceppi di rinovirus ed enterovirus, che possono causare diarrea, meningite, congiuntivite ed encefalite.

Alcuni scienziati sostengono che un vaccino contro i rinovirus, la causa predominante del comune raffreddore I vaccini che combinano dozzine di varietà di rinovirus contemporaneamente sono efficaci nello stimolare gli anticorpi antivirali nei topi e nelle scimmie, i ricercatori hanno riportato su Nature Communications nel 2016.

I rinovirus sono la causa più comune del comune freddo; anche altri virus come il virus respiratorio sinciziale, il virus della parainfluenza e gli adenovirus possono causarli. I Rhinovirus esacerbano anche gli attacchi di asma. Sebbene i rinovirus siano disponibili in molte varietà, non vanno alla deriva nella stessa misura dei virus influenzali. Una miscela di 50 tipi di rinovirus inattivati dovrebbe essere in grado di stimolare in una certa misura gli anticorpi neutralizzanti contro tutti loro.

Durante la sintesi viraleModifica

Un secondo approccio è indirizzare i processi che sintetizzano il virus componenti dopo che un virus ha invaso una cellula.

Trascrizione inversaModifica

Un modo per farlo è sviluppare nucleotidi o analoghi nucleosidici che assomigliano agli elementi costitutivi dellRNA o del DNA, ma disattivano il enzimi che sintetizzano lRNA o il DNA una volta che lanalogo è stato incorporato. Questo approccio è più comunemente associato allinibizione della trascrittasi inversa (da RNA a DNA) che con la trascrittasi “normale” (da DNA a RNA).

Il primo antivirale di successo, aciclovir, è un analogo nucleosidico ed è efficace contro le infezioni da herpesvirus. Il primo farmaco antivirale approvato per il trattamento dellHIV, la zidovudina (AZT), è anche un analogo nucleosidico.

Una migliore conoscenza dellazione della trascrittasi inversa ha portato a migliori analoghi nucleosidici per il trattamento delle infezioni da HIV. Uno di questi farmaci, la lamivudina, è stato approvato per il trattamento dellepatite B, che utilizza la trascrittasi inversa come parte del suo processo di replicazione. I ricercatori sono andati oltre e hanno sviluppato inibitori che non hanno laspetto di nucleosidi, ma possono comunque bloccare la trascrittasi inversa.

Un altro obiettivo preso in considerazione per gli antivirali contro lHIV include RNasi H, che è un componente della trascrittasi inversa che divide DNA dallRNA virale originale.

IntegraseEdit

Un altro bersaglio è lintegrasi, che integra il DNA sintetizzato nel genoma della cellula ospite.

TranscriptionEdit

Una volta che un genoma virale diventa operativo in una cellula ospite, genera molecole di RNA messaggero (mRNA) che dirigono la sintesi delle proteine virali. La produzione di mRNA viene avviata da proteine note come fattori di trascrizione. Diversi antivirali sono ora progettati per bloccare lattaccamento dei fattori di trascrizione al DNA virale.

Translation / antisenseEdit

La genomica non solo ha aiutato a trovare obiettivi per molti antivirali, ma ha anche fornito le basi per un tipo di farmaco completamente nuovo, basato su molecole “antisenso”. Questi sono segmenti di DNA o RNA progettati come molecole complementari a sezioni critiche dei genomi virali e il legame di questi segmenti antisenso a queste sezioni bersaglio blocca il funzionamento di quei genomi. È stato introdotto un farmaco antisenso fosforotioato chiamato fomivirsen, usato per trattare infezioni oculari opportunistiche nei pazienti con AIDS causate da citomegalovirus, e altri antivirali antisenso sono in fase di sviluppo. Un tipo strutturale antisenso che si è dimostrato particolarmente prezioso nella ricerca è il morfolino antisenso.

Gli oligo morfolino sono stati usati per sopprimere sperimentalmente molti tipi virali:

• calicivirus
• flavivirus (incluso WNV)
• dengue
• HCV
• coronavirus

Traduzione / ribozimiModifica

Ancora unaltra tecnica antivirale ispirata alla genomica è un insieme di farmaci basati sui ribozimi, che sono enzimi che taglieranno lRNA o il DNA virale in siti selezionati. Nel loro corso naturale, i ribozimi vengono utilizzati come parte della sequenza di produzione virale, ma questi ribozimi sintetici sono progettati per tagliare lRNA e il DNA nei siti che li disabiliteranno.

Un antivirale ribozima per trattare lepatite C ha stato suggerito, e gli antivirali ribozimi sono in fase di sviluppo per trattare lHIV. Una variazione interessante di questa idea è luso di cellule geneticamente modificate che possono produrre ribozimi su misura. Questo fa parte di uno sforzo più ampio per creare cellule geneticamente modificate che possono essere iniettate in un ospite per attaccare i patogeni generando proteine specializzate che bloccano la replicazione virale in varie fasi del ciclo di vita virale.

Elaborazione e targeting delle proteineModifica

È anche possibile linterferenza con modifiche post-traduzionali o con il targeting di proteine virali nella cellula.

Inibitori della proteasiModifica

Alcuni virus includono un enzima noto come proteasi che taglia le catene proteiche virali in modo che possano essere assemblate nella loro configurazione finale. LHIV include una proteasi, e così è stata condotta una considerevole ricerca per trovare “inibitori della proteasi” per attaccare lHIV in quella fase del suo ciclo vitale. Gli inibitori della proteasi sono diventati disponibili negli anni 90 e si sono dimostrati efficaci, sebbene possano avere effetti collaterali insoliti, ad esempio causando laccumulo di grasso in luoghi insoliti. Gli inibitori della proteasi migliorati sono ora in fase di sviluppo.

Gli inibitori della proteasi sono stati visti anche in natura. Un inibitore della proteasi è stato isolato dal fungo Shiitake (Lentinus edodes). La presenza di questo può spiegare la nota attività antivirale del fungo Shiitake in vitro.

Long dsRNA helix targetingEdit

La maggior parte dei virus produce lunghe eliche dsRNA durante la trascrizione e la replicazione. Al contrario, non infetti le cellule di mammifero generalmente producono eliche di dsRNA di meno di 24 paia di basi durante la trascrizione. DRACO (oligomerizzatore della caspasi attivato con RNA a doppio filamento) è un gruppo di farmaci antivirali sperimentali inizialmente sviluppati presso il Massachusetts Institute of Technology. Nella coltura cellulare, è stato riportato efficacia ad ampio spettro contro molti virus infettivi, tra cui flavivirus dengue, arenavirus Amapari e Tacaribe, bunyavirus Guama, influenza H1N1 e rinovirus, ed è stata inoltre trovata efficace contro linfluenza in vivo nei topi svezzati. È stato segnalato che induce una rapida apoptosi selettivamente in virus cellule di mammifero infette, lasciando le cellule non infettate illese. DRACO effettua la morte cellulare attraverso uno degli ultimi passaggi nellapoptosi percorso in cui complessi contenenti molecole di segnalazione dellapoptosi intracellulare si legano simultaneamente a più procaspasi. Le procaspasi transattivano tramite scissione, attivano caspasi aggiuntive nella cascata e scindono una varietà di proteine cellulari, uccidendo così la cellula.

AssemblyEdit

La rifampicina agisce nella fase di assemblaggio.

Fase di rilascioModifica

La fase finale del ciclo di vita di un virus è il rilascio dei virus completati dalla cellula ospite e questo passaggio è stato preso di mira anche dagli sviluppatori di farmaci antivirali. Due farmaci denominati zanamivir (Relenza) e oseltamivir (Tamiflu) che sono stati recentemente introdotti per il trattamento dellinfluenza prevengono il rilascio di particelle virali bloccando una molecola chiamata neuraminidasi che si trova sulla superficie dei virus influenzali e che sembra essere costante attraverso un unampia gamma di ceppi influenzali.

Stimolazione del sistema immunitario Modifica

Piuttosto che attaccare i virus direttamente, una seconda categoria di tattiche per combattere i virus implica lincoraggiamento il sistema immunitario del corpo per attaccarli. Alcuni antivirali di questo tipo non si concentrano su uno specifico patogeno, ma stimolano invece il sistema immunitario ad attaccare una serie di agenti patogeni.

Uno dei più noti di questo classe di farmaci sono gli interferoni, che inibiscono la sintesi virale nelle cellule infette. Una forma di interferone umano denominata “interferone alfa” è ben consolidata come parte del trattamento standard per lepatite B e C, e altri interferoni sono allo studio come trattamenti per varie malattie.

Un approccio più specifico consiste nel sintetizzare anticorpi, molecole proteiche che possono legarsi a un agente patogeno e contrassegnarlo per lattacco da parte di altri elementi del sistema immunitario. Una volta che i ricercatori identificano un particolare bersaglio sul patogeno, possono sintetizzare quantità di identici anticorpi “monoclonali” per collegare quel bersaglio.Attualmente viene venduto un farmaco monoclonale per aiutare a combattere il virus respiratorio sinciziale nei bambini e gli anticorpi purificati da individui infetti vengono utilizzati anche come trattamento per lepatite B.