6. Hlavní cíle současného vývoje antivirotik - Biotrend

OPVK CZ.1.07/2.2.00/28.0184
1
Kapitoly z bioorganické chemie
OCH/KBCH
RNDr. Lucie Brulíková, Ph.D.
LS 2014/2015
[email protected]
2
2. Antivirotika
Milan Urban/Lucie Brulíková
2015
• Holý, A. Principy bioorganické chemie ve vývoji antivirotik a cytostatik, UP Olomouc, 2004
• Blackburn et al. Nucleic Acids in Chemistry and Biology, RSC Publishing, UK, 3rd edition, 2006
• Alberts et al. Molecular Biology of the Cell, Garland Science, New York, 5th edition, 2008
3
Antivirotika
Obsah přednášky
 Principy stavby virů, jejich taxonomie, klasifikace virů.
 Životní cyklus virů, rozmnožování jednotlivých typů virů, jednotlivé fáze
životního cyklu virů, cesty infekce organizmu viry, některé pojmy
související s viry.
 Viry a nádorová onemocnění.
 Vakcíny, typy vakcín.
 Viry způsobující závažná onemocnění a epidemie u lidí.
 Terapie onemocnění člověka způsobených viry.
 Virové infekce, které v minulosti způsobily závažné epidemie.
4
1. Principy stavby virů, jejich taxonomie
 virová částice - VIRION - skládá se z:
• nukleová kyselina
• kapsida – glykoproteinová slupka
 glykoproteiny jsou uspořádány symetricky a opakovaně v tzv. podjednotkách
 výsledný útvar – nukleokapsida – je symetrický (helikální nebo ikosohedrální
dvacetistěn)
 virové částice mohou být obklopeny lipidovou membránou (např. viry chřipky
nebo HIV)
 její zbytky mohou zůstat po prostupu virionu membránou na povrchu buňky jako
„markery“
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/8c/Virus-types3.png
5
1. Principy stavby virů, jejich taxonomie
Symetrie virových partikul
Helikální symetrie
Ikosahedrální
symetrie
6
1. Principy stavby virů, jejich taxonomie
 Viry nemohou samostatně existovat, bez hostitelské buňky se
nemohou samy reprodukovat a ani skladovat volnou energii.
 Buňka a její replikační, transkripční a translační aparát pak slouží viru
k replikaci a vyrábí molekuly potřebné pro vznik nových virů.
 Poté, co se v buňce vytvoří dostatek materiálu na stavbu nových
virů,dochází k jejich uvolnění z buňky (a případně její destrukci).
 Nové viry se šíří dál i mimo napadený organizmus.
 Tento proces se nazývá lytický cyklus.
7
1. Principy stavby virů, jejich taxonomie
Klasifikace virů:
 Podle hostitele
 Viry bakterií (bakteriofágy)
 Rostlinné viry
 Živočišné viry – hmyzí, obratlovců
 Viry hub (mykofágy)
 Podle morfologie kapsidu a jeho geometrické symetrie
 Podle typu genoforu – podle charakteru nukleové kyseliny
 DNA viry
 RNA viry
 Retroviry – DNA i RNA viry nesoucí nebo využívající reverzní
transkriptázu
8
1. Principy stavby virů, jejich taxonomie
RNA viry
 dělení:
• (+)ssRNA viruses – (+) sense RNA
• (-)ssRNA - některé (-)ssRNA viry mají ambisense genom; mají (+) i (–) řetězec
• dsRNA
 kódují vlastní RNA polymerasu (RNA dependentní RNA polymerasa)
 replikace začíná z (+)RNA řetězců
• pozitivní řetězce slouží jako mRNA a jako templát pro syntézu (–)RNA
 (+)RNA infekční sama o sobě (partikule (+)ssRNA viru neobsahují RNA polymerasu,
partikule –ssRNA a dsRNA obsahují vlastní RNA polymerasu)
 rychlá mutace RNA virů (na rozdíl od DNA virů) je způsobena tím, že RNA polymerasa
nemá schopnost opravovat chyby vzniklé při transkripci
DNA viry
 dsDNA/ssDNA
 k replikaci využívají DNA dependentní DNA polymerasu
RETROVIRY
 RNA i DNA viry
 kódují vlastní reversní transkriptasu (RNA →DNA)
9
2. Životní cyklus virů
 adsorpce na povrch buněk
 penetrace
 obnažení infekční nukleové kyseliny – rozbalení virionu a uvolnění virové NK
 syntéza virových nukleových kyselin
 replikace RNA a DNA
 transkripce do mRNA
 translace virových proteinů
 skládání (maturace, zrání) virionů
 uvolnění nových virionů z buňky
10
2. Životní cyklus virů
adsorpce
penetrace
obnažení NK
replikace
transkripce
translace
skládání
uvolnění
http://nursingcrib.com/microbiology/influenza-virus-life-cycle/
11
2. Životní cyklus virů
12
3. Viry a nádorová onemocnění
HBV (human hepatitis B virus)
• hepatocelulární karcinom
HPV (human papilomavirus)
• cervikální karcinom
EBV (Epstein-Barr virus)
• Burkittův lymfom
• nasofaryngeální karcinom
• Hodgkinův lymfom
JC (polyoma virus)
• mozkové nádory
13
4. Vakcíny
 vyvolání imunity je podmíněno imunitní odpovědí na antigeny na povrchu virionu
 většina vakcín sice zabrání vzniku epidemií, ale nikoli jednotlivým onemocněním –
nutnost vývoje antivirotik i proti chorobám na které máme účinné vakcíny
 vakcína musí být – účinná, neškodná, dobře imunogenní
 např. u viru spalniček je nutná proočkovanost >95%, aby se zabránilo vzniku epidemie
 plošné očkování proti spalničkám je u nás zavedeno od roku 1969
 do té doby bylo ročně 60 000 až 80 000 případů, 50-100 úmrtí ročně
Potom: 1996 10 případů
1997 14 případů
1998 19 případů
1999 1 případ
 Holandsko 1999 – epidemie spalniček:
oblast „Bible Belt“ - > 85 % populace odmítá z náboženských důvodů očkování –
2300 případů, 3 úmrtí, v 53 případech komplikace a vážné následky
14
4. Vakcíny
• tradiční typy vakcín:
• živá vakcína (vakcína s živým virem)
• virulentní - už se nepoužívá
• heterologní - použití kmene, který u člověka nevyvolává onemocnění, ale
má podobnou strukturu antigenu
• atenuovaná - virus kultivovaný v buňkách cizích hostitelů ztrácí infekčnost
• inaktivovaná
• celobuněčná
• toxoidová - část organismu zbavená toxického účinku
• subjednotková
• s purifikovaným antigenem
• se syntetickým antigenem
• ribozomální
• rekombinantní vakcíny - gen pro antigen inkorporován do jiného organismu (E. coli)
- produkce specifického antigenu
• subjednotková
• s deletovaným genem - odstranění jednoho nebo více genů z genomu
viru, defektní virus již nevyvolává onemocnění
• vektorová
• DNA vakcíny - ve vývoji
15
4. Vakcíny
Nejdůležitější protivirové vakcíny jsou:
• VARIOLA (ve většině zemí byl tento program ukončen, dnes opět nabývá na
významu - bioterorismus)
• POLIO (obrna)
• ŽLUTÁ ZIMNICE
• SPALNIČKY
• ZARDĚNKY
• VZTEKLINA
• HEPATITIS B
• CHŘIPKA
• KLÍŠŤOVÁ ENCEFALITIDA
16
5. Viry způsobující nejvážnější choroby a epidemie
Cesty infekce organismu viry:
 infekcí buněk sliznice – dojde k onemocnění horních cest dýchacích nebo zažívacího
traktu (rhinoviry, influenzaviry, coronaviry, rotaviry, RSV)
 infekce buněk sliznice a následný přenos nervovými vlákny nebo krví – dojde k
onemocnění v cílových tkáních (herpesviry, picornaviry, poxviry, spalničky, příušnice)
 přímým přenosem krví – dojde k onemocnění v cílových buňkách nebo tkáních (flaviviry,
alfaviry, bunyaviry, HIV, HBV, vzteklina)
Pojmy:
 infekčnost – míra schopnosti viru infikovat buňku – kvantitativní měřítko, vyjadřuje se v
infekčních jednotkách, např. PFU, titru viru
 střední infekční dávka – ID50 – stačí k infekci poloviny přítomných jedinců (buněk, zvířat)
 latentní infekce – infekce, při níž nelze až do aktivace prokázat přítomnost infekčních
virových částic
 viremie – přítomnost virových částic v krvi
 virurie – přítomnost virových částí v moči
 virulence – schopnost viru vyvolat onemocnění
17
5. Viry způsobující nejvážnější choroby a epidemie
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/16/Viral_infections_and_involved_species.png
18
5. Viry způsobující nejvážnější choroby a epidemie
Lidské RNA viry
ČELEĎ
Paramyxoviridae
Rhabdoviridae
Filoviridae
Orthomyxoviridae
Bunyaviridae
Arenaviridae
Picornaviridae
Caliciviridae
Astroviridae
Coronaviridae
Togaviridae
Flaviviridae
Reoviridae
ROD
LIDSKÉ PATHOGENY
Paramyxovirus
parainfluenza 1-4
Morbilliviru
Rubulavirus
Pneumovirus
Lyssavirus
Ebolavirus
Influenzavirus
Bunyavirus
Phlebovirus
Nairovirus
Hantavirus
Arenavirus
Deltavirus
Enterovirus
Rhinovirus
Hepatovirus
Cardiovirus
Parechovirus
Cardiovirus
Astrovirus
Coronavirus
Alfavirus
Rubivirus
spalničky
příušnice
RSV
vzteklina
Marburg, Ebola
chřipka A,B,C
viry Bunyamwera, kalifornská encefalitida, Tahyna
horečka papatači (sandfly fever), horečka Rift Valley
krymská hemoragická horečka
Hantaan virus
viry hemoragických horeček Lassa, Machupo, Junin
Virus hepatitidy delta
poliovirus 1-3 (obrna), coxsackie A1-A22, B1-B6
rhinovirus 1-113 (rýma)
hepatitis A virus
virus encefalomyokarditidy
echovirus
hepatitis E virus
lidský astrovirus (gastroenteritidy)
virus infekční bronchitidy
viry encefalitid koní
zarděnky
virus žluté zimnice, dengue, klíšťové, japonské a
západonilské encefalitidy
hepatitis C virus
rotavirus A
virus koloradské klíšťové horečky
virus horečky Orungo, Kemerovo
Flavivirus
Hepacivirus
Rotavirus
Coltivirus
Orbivirus
19
5. Viry způsobující nejvážnější choroby a epidemie
Lidské DNA viry
Čeleď
Parvoviridae
Rod
Dependovirus
Papilomaviridae
Papillomavirus
Polyomaviridae
Polyomavirus
Adenoviridae
Mastadenovirus
Poxviridae
a
Herpesviridae
b
c
Chordopoxvirus
Molluscipoxvirus
Simplexvirus
Varicellavirus
Cytomegalovirus
Roseolovirus
Lymphocryptovirus
Lidské pathogeny
adeno-asociovaný virus 2
HPV 1-48 (papilomaviry, 9 kmenů
malign.)
SV-40 (progresivní leukoencefalopatie)
lidské adenoviry 1-49 (adenovirové
pneum., konjunktivitidy)
vaiola, kravské neštovice, vaccinia
molluscum contagiosum
HSV-1, HSV-2
VZV (plané neštovice, pásový opar)
HCMV (HHV-5)
HHV-6, HHV-7
EBV (mononukleosa, Burkittův lymfom),
HHV-8
Lidské DNA/RNA viry, nesoucí nebo využívající reverzní transkriptázu
Čeleď
Hepadnaviridae
Retroviridae
Rod
Orthohepadnavirus
Oncovirus
Spumavirus
Lentivirus
Lidské pathogeny
hepatitis B virus
HTLV-I, HTLV-II
lidský spumavirus
HIV, Maedi/Visna, FIV, SIV
20
5. Viry způsobující nejvážnější choroby a epidemie
Terapie onemocnění člověka způsobených RNA viry
Vakcina
dostupná
Účinná chemoterapie
dostupná ve vývoji
Žádná
terapie
Polioviry - obrna
Rýma - rhinoviry
Enterovirové průjmy
Hepatitis A
Hepatitis C
Zarděnky
Žlutá zimnice
Dengue
Klíšťová encefalitida
Vzteklina
Exotické viry (Lassa,Sandfly,West Nile…)
Ebola
Hemoragické horečky
Příušnice
Spalničky
Subakutní sklerotizující panencefalitida
Respirační syncitiální virus - pneumonie
Chřipka
Parainfluenza
AIDS – HIV-1, HIV-2
Terapie onemocnění člověka způsobených DNA viry
Vakcina
dostupná
Hepatitis B
Papillomaviry
Progresivní leukoencefalopatie
Adenovirové pneumonie, konjunktivitidy
Herpes simplex typ 1 a 2
Varicella zoster
Cytomegalovirové infekce
Mononukleosa, Burkittův lymfom
Variola
Monkeypox
Molluscum contagiosum
Účinná chemoterapie
dostupná ve vývoji
Žádná
terapie
21
5. Viry způsobující nejvážnější choroby a epidemie
Pandemie a epidemie virových chorob ve 20. století
Počet nemocných
Virus
pandemie 1918
pandemie 1957
Chřipka
pandemie 1968
USA
“španělská chř.”
“Asia”
“Hong-Kong”
20-40 mil. ročně
5-10 mil. ročně
600 tisíc ročně
1,8% obyvatel.
1700 ročně
65% seroprev.
15% seroprev.
1000 ročně
Počet obětí
20 mil. úmrtí
100 tisíc úmrtí
100 tisíc úmrtí
10 tisíc úmrtí roč.
Enteroviry
Kaliciviry
Hepatitis C
Rotaviry
HSV-1
HSV-2
Horečka Lassa
USA
Hantaviry – Sin Nombre,
Čína
100 tisíc ročně
smrtnost 5-10%
USA 1993
Zair
Fidži 1979
Texas 1964
Kalifornie 1952
Venezuela 1964
Čína 1960
Kuba 1981
S.&J.Amerika 1986
Nigerie 1969
Nigerie 1986
New York 1999
Čína
Indie
42 případů
smrtnost 70%
smrtnost 90%
USA
Francie 1998
Irsko 1998
Francie
Francie
3000 úmrtí
smrtnost 20-60%
Muerto Canyon
Ebola
Epidem. polyartritida
WEE
VEE
Dengue
Západonilská
encefalitida
Japonská encefalitida
50 tisíc ročně
0.052% obyv.
0.25% obyv.
32 tisíc
700 tisíc
344 tisíc
88 tisíc
100 tisíc
10 tisíc
?
10 tisíc ročně
10 tisíc ročně
smrtnost 3-4%
smrtnost 3-4%
smrtnost 0.6%
smrtnost 0.05%
smrtnost 56%
5 úmrtí
smrtnost 70%
(při léčení 11%)
22
6. Hlavní cíle současného vývoje antivirotik
•HEPATITIS B
•HEPATITIS C
•ENTEROVIRY
•VIRUS ŽLUTÉ ZIMNICE
•VIRY HEMORAGICKÝCH HOREČEK
•HANTAVIRY
•DENGUE VIRUS
•EBOLA VIRUS
•INFLUENZAVIRY
•HERPES SIMPLEX VIRY
•CYTOMEGALOVIRY
•HERPES ZOSTER VIRUS
•VIRUS EPSTEINA-BARROVÉ
•MONKEYPOX VIRUS
•VARIOLA VIRUS
•PAPILOMAVIRY
AIDS:
 ZLEPŠENÍ SOUČASNÉ TERAPIE, SNÍŽENÍ ZÁTĚŽE
 LÉKY PROTI RESISTENTNÍM MUTANTŮM HIV
 ZVÝŠENÍ DOSTUPNOSTI LÉKŮ
 PROFYLAXE
 POSÍLENÍ IMUNITNÍHO SYSTÉMU, VAKCINA
 TERAPIE OPORTUNNÍCH INFEKCÍ
• HERPES GENITALIS
• ANNOGENITÁLNÍ PAPIL.
• KAPOSIHO SARCOM
• HEPATITIS B
23
6. Hlavní cíle současného vývoje antivirotik
(-)ssRNA VIRY
Rhabdoviry
• viry členovců, obratlovců
• VSV – vesicular stamatitis virus – prasata, dobytek
• Lyssavirus – vzteklina
Filoviry
• přirozenými hostiteli pravděpodobně hlodavci
• u člověka způsobují hemorhagickou horečku – smrtelná
• Ebola, Marburg
Paramyxoviry
• infekce respiračního traktu
• RSV – respirační syncytiální virus, infekce dolního dýchacího traktu u dětí
• příušnice, spalničky, psinka
Orthomyxoviry
• chřipka
24
6. Hlavní cíle současného vývoje antivirotik
(-)ssRNA VIRY
Bunyaviry
• způsobují hemorhagické horečky a encefalitidy
• vektory jsou krev sající členovci – komáři a klíšťata u nichž probíhá bezpříznaková
infekce (Bunyav. a Phleboviry – komáři; Nairoviry, Uukuviry – klíšťata)
• u holodavců bezpříznaková infekce, možnost přenosu na člověka aerosolem z
exkrementů infikovaných zvířat
Arenaviry
• přirozenými hostiteli jsou hlodavci
• infikace člověka z exkrementů
• horečka Lassa, jihoamer. hemorhagická horečka Junin, Machupo
25
6. Hlavní cíle současného vývoje antivirotik
Chřipka
 patří mezi Orthomyxoviry – afinita k mukopolysacharidům (myxa = sliz) zakončených kyselinou
sialovou (fungují jako receptory)
 tři kmeny: A (u savců a člověka, mohou se vzájemně infikovat)
B (pouze u člověka)
C (u člověka a prasat)
 průměrná morbidita (nemocnost): 10% u dospělé populace, 30% u dětí
 vysoká morbidita a mortalita: v kategorii >65 LET (např. v USA 10–40 tisíc úmrtí ročně, společenské
náklady cca 12 miliard US $ ročně)
 pandemie chřipky: opakují se po 10- 40 letech, postihují až 50% světové populace
 Ruská chřipka (1889) – cca 1 mil. mrtvých (typ H2N2)
 Španělská chřipka (1918) - cca 20 mil. obětí (typ H1N1)
 Asijská chřipka (1957) – cca 1 – 1.5 mil obětí (typ H2N2)
 Hongkongská chřipka (1968) – cca ¾ mil – 1 mil. obětí (typ H3N2)
 Mexická chřipka (2009) - (typ H1N1)
Virion má dva hlavní povrchové proteiny:
 HEMAGLUTININ - zprostředkuje vazby mezi virionem a receptory na povrchu buněk respiračního
traktu obsahujících vazby kyseliny sialové (H1-H13)
 NEURAMIDINASA - umožňuje uvolnění nových virionů z povrchu buňky a zabraňuje jejich agregaci štěpí terminální vazby sialové kyseliny host. buňky (H1-H9)
Inhibitory neuramididasy nesnižují infekčnost viru, ale omezují jeho šíření
26
6. Hlavní cíle současného vývoje antivirotik
Chřipka
27
6. Hlavní cíle současného vývoje antivirotik
Chřipka
 Vakcíny mají nízkou účinnost (70 – 90%), je nutná každoroční obměna vakcíny
a nová vakcinace.
 Dostupné léky:
 AMANTADIN, RIMANTADIN – účinné pouze proti kmenu A, blok adsorpce,
rychle vznikají rezistentní mutanty
 Inhibitory neuroamidinasy:
 ZANAMIVIR – účinný proti A i B, ale pouze v aerosolu (Relenza)
 OSELTAMIVIR - účinný proti A i B, orální preparát (Tamiflu)
amantadin
Symmetrel,
Amantan
rimantadin
Flumadine
zanamivir
Relenza,
aerosol
oseltamivir
Tamiflu,
perorální
28
6. Hlavní cíle současného vývoje antivirotik
Chřipka
HO
HO
HO
HO
HO
HO
COOH
O
O
OH
CH3CONH
CH3CONH
HN
HO
HN
SIALIC ACID
C2 H5
COOH
O
NH
HO
NH2
NH
NH
NHCOCH3
OH
NHCOCH3
[2 mM]
NH2
GANA [13 mM]
COOH
NH
COOH
OH
[0.1 nM]
NH2
CH
O
C2H5
COOH
CH3CO HN
H2N
[1 nM]
NEURAMINIDASA:
• jeden ze dvou hlavních povrchových glykoproteinů (druhý je hemaglutinin), společných oběma typům A i B
(>75% homologie aktivního místa); jeho úkolem je štěpit vazby sialové kyseliny v glykoproteinech buněčné
membrány.
29
6. Hlavní cíle současného vývoje antivirotik
Chřipka
• u savců dochází k infekci epitelů
dýchacích cest, u ptáků k infekci střevních
epitelů
• u ptáků většinou probíhá bezpříznaková
infekce
• ANTIGENNÍ VÝVOJ CHŘIPKOVÉHO VIRU
• rekombinace, mutace
• ANTIGENNÍ DRIFT
• velká proměnlivost hemaglutininu
(H1→H2→H3), nástup nového
mutantu většinou způsobí pandemii
• ANTIGENNÍ SHIFT
• způsoben rekombinací se zvířecími
typy viru
http://en.wikipedia.org/wiki/File:Influenza_geneticshift.jpg
30
6. Hlavní cíle současného vývoje antivirotik
(+)ssRNA VIRY
Picornaviry
• Enteroviry – polio (dětská obrna), coxsackie
• Rhinoviry – viry rýmy
• Aphtovirus – FMD – virus kulhavky a slintavky
• Cardiovirus
• Hepatovirus – virus žloutenky typu A
Replikují se na membráně ER, lyzují buňky (kromě hepatitidy A), mají ikosahedrální
kapsidu
Poliovirus – nejdříve se množí na sliznici nosohltanu, v tenkém střevě (horečnaté
onemocnění) a lymfatickém systému, pokud nejsou v těle protilátky dojde k pomnožení
v CNS (paralytická fáze, ca u 1% pacientů)
31
6. Hlavní cíle současného vývoje antivirotik
(+)ssRNA VIRY
Flaviviry
• těžká onemocnění lidí a zvířat
• přenášejí členovci sající krev – komáři, klíšťata
• klíšťová encefalitida (neurotropní)
• horečka Dengue, žlutá zimnice (neurotropní,vpoškozuje játra a ledviny)
• Hepacivirus – hepatitida C
Togaviry
• obalené (toga = plášť)
• Rubivirus – zarděnky
• Alfaviry – přenášejí krev sající členovci – bezpříznaková infekce
Coronaviry
• respirační onemocnění – SARS
32
6. Hlavní cíle současného vývoje antivirotik
Hepatitis C
Dříve „NON-A, NON-B“
Čeleď: Flaviviridae
Rod: Hepacivirus
 Nejčastější původce chronických virových hepatitid
 V USA má 1,8% populace protilátky, 74% má prokázanou chronickou infekci
s virémií (číselně: 3,9 milionů nakaženo, 2.7 milionu trpí chronickým
onemocněním)
 Během 10-30 let působí cirhózu jater a hepatocelulární karcinom
(každoročně 2-5%)
 V USA ročně 8 000 -10 000 úmrtí, prognóza pro rok 2010 je 38 000 úmrtí
ročně
 Hepatitida C je nejčastější příčina transplantací jater
 Chemoterapie: žádná (ribavirin s interferonem)
33
6. Hlavní cíle současného vývoje antivirotik
Hepatitis C
 (+)ssRNA virus
 u infikovaného jedince vznikne cca trilion virových partikul denně
 (+)RNA řetězec je přepisován na (–)RNA řetězec RNA-dependentní-RNA polymerasou;
(-)RNA slouží jako templát pro syntézu pozitivních řetězců
 synt. RNA nemá opravné mechanismy – rychlá mutace
 (+)RNA slouží jako předloha pro syntézu polyproteinu, který je následně štěpen na
jednotlivé strukturní a nestrukturní proteiny
34
6. Hlavní cíle současného vývoje antivirotik
Hepatitis C
 Terapie hepatitidy C:
• Pegasys + Copegus
peginterferon alfa-2a + ribavirin
• PegIntron + Rebetrol
peginterferon alfa-2b
• Roferon A + Ribavirin
interferon alfa-2a + ribavirin
• Intron A + Rebetol
interferon alfa-2b + ribavirin
Ribavirin
35
6. Hlavní cíle současného vývoje antivirotik
Hepatitis C
 Terapie ve vývoji:
• inhibitory HCV NS3 proteasy
• ACH806
• boceprevir
• telaprevir
• ITMN-191
• inhibitory HCV polymerasy
• R-1626
• R-7128
• valopicitabine
• inhibitor IMP dehydrogenasy
• viramide
• inhibitor a-glukosidasy
• celgosivir (aktiv. l. – castanospermin)
36
6. Hlavní cíle současného vývoje antivirotik
Hepatitis C
IFN-α
IFN-β
37
6. Hlavní cíle současného vývoje antivirotik
Picornaviry
Rody: Enterovirus (Polioviry, Coxsackie)
Rhinovirus
Hepatovirus (Hepatitis A)
Parechovirus (Echovirus)
38
6. Hlavní cíle současného vývoje antivirotik
Picornaviry
ENTEROVIRY
 Statistické údaje z USA:
 10-15 milionů případů ročně
 nejčastěji CNS
 Hlavní původci virových meningitid (600 tisíc ročně v USA)
 respirační onemocnění
Záněty plic
 Chemoterapie: žádná (výhledově pleconarit)
RHINOVIRY
 Statistické údaje z USA:
 1miliarda případů ročně (z toho 66 milionů vyžaduje lékařskou péči)
 48 serotypů
 Chemoterapie: žádná (výhledově pleconarit)
H3C
HEPATITITS A
O
 V Evropě první zmínka v 8. století
H3C
 „nemoc špinavých rukou“
H3C
N O
 „infekční žloutenka“
Pleconarit
 výskyt ~ 9 případů/100 000 obyvatel (USA)
 Chemoterapie: žádná
CF3
N
N O
39
6. Hlavní cíle současného vývoje antivirotik
dsRNA viry
Reoviry
• reoviry – respiratory and enteritic orphan virus (často bezpříznaková infekce)
• rotaviry – těžká průjmová onemocnění
40
6. Hlavní cíle současného vývoje antivirotik
Rotaviry
 významné pathogeny – gastroenteritida u kojenců a malých dětí
 celkem 150 milionů případů ročně
 3 miliony mrtvých ročně v rozvojových zemích
 účinnost vakcíny je pochybná
 ve vazebných místech pro rotaviry v buňkách střevní sliznice jsou patrně
glykokonjugáty s N-acetylneuraminovou kyselinou
 syntetické sialylfosfolipidy vytvoří liposomovou dvojvrstvu s Neu-Ac na
povrchu buňky, která pak reaguje s virem místo buněčného receptoru
41
6. Hlavní cíle současného vývoje antivirotik
Rotaviry
H 3C
H 3C
CH3
O
N
O
P
O
O
OCOR'
OCOR
FOSFOLIPASA D
1,8-OKTANDIOL
O
HO
O
OCOCH3
CH 3COO
CH 3NH
OCOCH 3
O
P
O
O
OCOR'
OCOR
Cl
COOBn
AgOTf
CH3COO
OH
HO
COOH
OH
O
CH 3NH
O
O
O
HO
SIALYLFOSFOLIPID
IC 50 ~ 4 nM
P
O
O
OCOR'
OCOR
42
6. Hlavní cíle současného vývoje antivirotik
DNA viry
Polyomaviry
• JC virus, BK virus
• mohou způsobit vážná onemocnění u pacientů se sníženou imunitou (progresivní
multifokální leukoencefalopatie, hemorhagická cystitda)
• terapie žádná (cidofovir)
Lidské papillomaviry (HPV)
• bradavice
• některé kmeny malignizující – rakovina děložního čípku
• kožní léze u pacientů se sníženou imunitou (AIDS)
• terapie žádná (cidofovir)
Poxviry
• variola – pravé neštovice, vaccinia, cowpox, monkeypox, orf
• terapie žádná (cidofovir)
Hepadnaviry
• hepatitida B
43
6. Hlavní cíle současného vývoje antivirotik
Herpesviry
HSV-1
• herpes labialis, keratitis (oční), neonatální herpes
HSV-2
• genitální herpes
VZV
• varicela – chicken pox
• inf. CNS – pásový opar
• může způsobit pneumonii
• u pacientů s imunitní nedostatečností těžké infekce
CMV
• retinitida
• kongenitální infekce plodu – malformace
EBV
• mononukleosa – “kissing“ “honeymoon“ disease
• napadá B-lymfocyty (horečka, zduřelé uzliny)
• Burkittův lymfom (Afrika)
• nasofaryngeální karcinom (jižní Asie)
terapie – inhibtory herpesvirové DNA polymerasy (acyklické nukleosidy),
cidofovir (CMV)
44
6. Hlavní cíle současného vývoje antivirotik
Herpesviry
Subfamily
Alpha
herpesviruses
Beta
herpesviruses
Gamma
herpesviruses
Herpesvirus
Herpes simplex virus type 1 (HSV-1)
Herpes simplex virus type 2 (HSV-2)
Varicella zoster virus (VZV)
Cytomegalovirus (CMV)
Human herpesvirus type 6
Human herpesvirus type 7
Epstein-Barr virus (EBV)
Human herpesvirus type 8
HHV family
designation
HHV-1
HHV-2
HHV-3
HHV-5
HHV-6
HHV-7
HHV-4
HHV-8
45
6. Hlavní cíle současného vývoje antivirotik
Herpesviry
 Acyklické nukleosidy s účinkem proti herpesvirům
O
O
N
HN
H2N
OH
N
H2N
N
OH
CH3
O
N
HN
O
H2N
CH3
N
O
H2N
O
H2N
foscarnet
valganciclovir
N
HN
NH2
N
N
OH
OH
O
CH3
CH3
HOOC-P(O)(OH)2
O
O
O
N
NH2
valaciclovir Valtrex,
Zelitrex
O
O
CH3
O
N
N
O
H3C
CH3
O
famciclovir
Famvir
H2N
ganciclovir
Cytovene
O
N
OH
O
aciclovir
Zovirax
H3C
N
HN
N
N
H 2N
O
N
N
HN
N
N
O
penciclovir Denavir,
Vectavir
46
6. Hlavní cíle současného vývoje antivirotik
Herpesviry
Varicella zoster (VZV)
 Plané neštovice – horečka, vyrážka
 Pásový opar
• 500 tisíc případů ročně jen v USA
• bolestivé onemocnění, často s těžkými komplikacemi, zejména v orofaciální oblasti
• častý výskyt u imunosuprimovaných pacientů, např. nemocných AIDS, po
transtraplantacích tkání nebo chirurgickém léčení nádorových onemocnění
Současná chemoterapie:
 vakcína je v pokročilém stupni vývoje - inhibitory virové DNA polymerasy
47
6. Hlavní cíle současného vývoje antivirotik
Herpesviry
O
N
HN
H2N
N
N
N
H2N
N
N
N
O
O
O
O
O
NH2
O
O
Famciclovir
Valaciclovir
BROVUDIN NESMÍ BÝT POUŽÍVÁN SOUČASNĚ S 5-FLUORURACILEM
(jeho metabolit – 5-(2-bromvinyl)uracil – inhibuje DHU reduktasu a
zvyšuje tak toxicitu FU) !
48
6. Hlavní cíle současného vývoje antivirotik
Lidské cytomegaloviry
 Pneumonie, Retinitida, Kolitida – u pacientů s imunitní nedostatečností
N
HN
H 2N
N
H3C
NH2
O
N
OH
N
O
N
H2N
OH
O
ganciclovir
Cytovene®
N
Cl
N
N
NH2
O
N
O
O
P(O)(OH)2
H2N
cidofovir
Vistide®
Cl
O
N
HN
OH
O
CH3
O
O
CH3
CH3
valganciclovir
H
N
O
O
OH
OHOH
Maribavir, phase III
HO
O OH
P
OH
foscarnet
Foscavir®
49
6. Hlavní cíle současného vývoje antivirotik
Variola – pravé neštovice
Historie:
- 700 n.l. – Indie → Čína, Japonsko, Evropa
- 1520 – Mexiko
- 1524 – Peru
- 1555 – Brazílie
- 1617 – Severní Amerika
- 1713 – Jižní Afrika
MORTALITA
- 1789 – Austrálie
20-30%
První „vakcinace“ :
- 1798 – Jenner, Anglie
Smallpox Eradication Unit (WHO) - 1967-1977
1979 – úplná eradikace (poslední případy Ethiopie a Somálsko
Monekypox
Podobný klinický obraz, mortalita 1-2%, omezený výskyt
50
6. Hlavní cíle současného vývoje antivirotik
Variola – pravé neštovice
NH2
NH2
N
O
N
N
O
CH2OH
O
OH
O
P
OH
N
O
O
P
OH
O
(S)-cHPMPC,
“cyclic cidofovir”
(S)-HPMPC, cidofovir,
Vistide®
• IN AEROSOL FORMULATION, inhaled cidofovir is taken up and retained in pulmonary cells
with a long half-life. It is not toxic to the lungs. Thus, it would be most useful for pre- or early
post-exposure prophylaxis for aerosolized orthopoxvirus (smallpox, monkeypox) infections;
• i.v. APPLICATION of cidofovir would be more appropriate if therapy is begun later in infection;
• cHPMPC is less protective than cidofovir.
Bray M. et al (USAMRIID): Antiviral Res. 54, 129 (2002).
51
6. Hlavní cíle současného vývoje antivirotik
Human hepatitis B virus
Chronická hepatitida
 WHO report 1996: 5% of the earth’s population ~ 350 million people; USA ~ 1 mil.
chronic carriers
 2010 – 400 million people chronically infected, 1 million deaths each year
risk at blood transfusion 1: 63000
vaccination : < 88% efficacy
cause of liver diseases (chronic hepatitis, cirrhosis, hepatocellular carcinoma)
Čeleď: Hepadnaviridae (hepatotropic DNA viruses)
 HBV …. human hepatitis B virus
 WHW .. woodchuck hepatitis virus (70% homology)
 DHBV .. duck hepatitis B virus (40% homology)
 GSHV .. ground squirrel hepatitis virus
52
6. Hlavní cíle současného vývoje antivirotik
Human hepatitis B virus
uzdravení
99%
1%
smrt
akutní hepatitida
přechodně bezpříznaková infekce
65%
25%
HBV infekce
10%
10 – 30%
chronická hepatitida
70 – 90% „zdravý nosič“
cirrhosa jater
hepatocelulární karcinom
53
6. Hlavní cíle současného vývoje antivirotik
Human hepatitis B virus
54
6. Hlavní cíle současného vývoje antivirotik
Human hepatitis B virus
 Současná terapie HBV
•Baraclude (entecavir)
• Epivir-HBV (lamivudine, 3TC)
• Intron A (interferon alfa-2b)
• Hepsera (adefovir dipivoxil)
• Tenofovir (viread)
Entecavir
• Pegasys (peginterferon alfa-2a)
• Tyzeka (telbivudine)
55
6. Hlavní cíle současného vývoje antivirotik
Human hepatitis B virus
56
6. Hlavní cíle současného vývoje antivirotik
HIV/AIDS
 REPLIKACE RETROVIRU (HIV)
..\Videa\YouTube - HIV Replication 3D Medical Animation.flv
57
6. Hlavní cíle současného vývoje antivirotik
HIV/AIDS
 rozšíření ve světě (2006)
58
6. Hlavní cíle současného vývoje antivirotik
HIV/AIDS
 rozšíření v ČR (2007)
59
6. Hlavní cíle současného vývoje antivirotik
HIV/AIDS
60
6. Hlavní cíle současného vývoje antivirotik
HIV/AIDS
61
6. Hlavní cíle současného vývoje antivirotik
HIV/AIDS
 Země s nejvyšším relativním nárůstem počtu případů AIDS:
 Jihoafrická Republika
 Ukrajina
 Bělorusko
 Rusko
 Indie
 Thajsko
62
6. Hlavní cíle současného vývoje antivirotik
HIV/AIDS
 Nejčastější oportunní infekce při AIDS
DISEASE
CANDIDIASIS
PCP
TBC
MAC
BACTER. DIARRHEA
TOXOPLASMOSIS
CRYPTOSPORIDIOSIS
CRYPTOCOCCOSIS
AGENS
C.albicans
P.carinii
M.tuberculosis
M.avium
Legionella,Salmonella
Toxoplasma gondii
Cryptospor.sp.
C.neoformans
HISTOPLASMOSIS
H.capsulatum
VIRAL INFECTIONS
HCMV
HSV-1, HSV-2
VZV
moll.contag.
HBV
HHV-6 ?
HTLV-II
KAPOSI'S SARCOMA
SYMPTOMS
ORAL THRUSH, VAGINITIS
PNEUMONIA
LUNG TUBERCULOSIS
PNEUMONIA
DIARRHEA
BRAIN INFECTION
ENTERITIS, DIARRHEA
MENINGITIS, LIVER
LIVER, BONE MARROW,
CHRONIC FEVERS
PNEUMONIA, ENCEPHALITIS,
RETINITIS, AESOPHAGITIS
KERATITIS, ENCEPHALITIS,
PERIANAL&GENITAL
HERPES
ZOSTER, ZOSTER OPHTALM.
ULCERS, OPHTALM. INF.
HEPATITIS B
CHRONIC FATIGUE
HAIRY CELL LEUKEMIA
SKIN CANCER
63