Therapie

GV III, WS11/12
Teil Virologie
Prof. Ralf Bartenschlager
Department Infektiologie, Molekulare Virologie,
Med. Fakultät Heidelberg
www.klinikum.uni-heidelberg.de/Molecular-Virology
R.B.
Mi
18.1.12
Geschichte der Virologie,
Virusaufbau, Klassifizierung,
Nachweis von Viren
R.B.
Do
19.1.12
Virale Replikationsstrategien
R.B.
Fr
20.1.12
Verlaufsformen von
Virusinfektionen
Virologie
R.B.
Mo
23.1.12
Pathogenese viraler Infektionen
R.B.
Di
24.1.12
Antivirale Therapie und
Impfung
Probleme der antiviralen Therapie
• Wenige virus-spezifische Angriffsziele (obligat intrazelluläre Parasiten)
keine ‚Breitband-Virostatika‘, sondern erregerspezifisch
• Hohe Replikations- und häufig auch Mutationsrate
schnelle Resistenzentwicklung
• Fehlende in vitro und in vivo Vermehrungssysteme
keine Testung der antiviralen Potenz eines Wirkstoffs
• Symptome häufig nach Höhepunkt der Virämie
zu spät, um Virämie zu reduzieren
Angriffspunkte antiviraler Medikamente
X
X
Viruseintritt
Bindungs-, Eintrittsinhibitoren:
Maraviroc, Enfuvirtide
Reifungsinhibitoren:
z.B. Lopinavir, Darunavir
Amantadin
Uncoating
X
Freisetzung des Genoms
X
Replikation
des Genoms
Proteinsynthese
X
Polymeraseinhibitoren:
z.B. AZT, Acyclovir, Lamivudin, Efavirenz
Virusaustritt
durch Knospung oder Lyse der Zelle
Freisetzungsinhibitoren:
Oseltamivir, Zanamivir
Antivirale Therapiestrategien
PolymeraseInhibitoren
Reverse Transkriptase
Inhibitoren, DNA
Polymerase Inhibitoren
HIV, HBV
Herpesviren
Ribavirin
Unbekannter
Wirkmechanismus
RNA-Viren
HCV, RSV, Lassa, Hanta
Protease-Inhibitoren
HIV, HCV
(SarsCoV, Picorna)
Inhibitoren des
Viruseintritts
Fusionsinhibitoren
Korezeptor-Antagonisten
Amantadin, Rimantadin
HIV
HIV
Influenza
Inhibitoren der
Virusfreisetzung
Zanamivir, Oseltamivir
Influenza
Integrase-Inhibitoren Raltegravir
HIV
Antivirale Therapiestrategien
PolymeraseInhibitoren
Reverse Transkriptase
Inhibitoren, DNA
Polymerase Inhibitoren
HIV, HBV
Herpesviren
Ribavirin
Unbekannter
Wirkmechanismus
RNA-Viren
HCV, RSV, Lassa, Hanta
Protease-Inhibitoren
HIV, HCV
(SarsCoV, Picorna)
Inhibitoren des
Viruseintritts
Fusionsinhibitoren
Korezeptor-Antagonisten
Amantadin, Rimantadin
HIV
HIV
Influenza
Inhibitoren der
Virusfreisetzung
Zanamivir, Oseltamivir
Influenza
Integrase-Inhibitoren Raltegravir
HIV
Antivirale Klassiker: Kettenterminatoren
A
...... P
U
C
P
OH
G
T
OH
P
A
Virale
Polymerase
C
OH
P
zB. AZT
G
T
P
OH
A
Keine 3‘ OH-Gruppe
Weiterer Einbau ist blockiert
NNN
G
PP P
C
OH
Beispiele für antiviral wirksame Nukleosidanaloga
(RT-Inhibitoren gegen HIV bzw. HBV)
T
Zidovudine
(AZT)
A
C
T
Didanosine
(ddI)
Zalcitabine
(ddC)
Stavudine
(d4T)
3‘ OH-Gruppe fehlt
C
Lamivudine
(3TC)
Nicht-nukleosidische Inhibitoren der HIV RT (NNRTI)
Efavirenz, Nevirapin,Etravirin
NNRTI
Reverse Transkriptase
• Bindung an die Reverse Transkriptase (RT) außerhalb des aktiven Zentrums
• Kein Einbau bei der Nukleinsäure-Synthese
• Allosterische Hemmung durch Blockierung der RT-Strukturänderungen
Flint et al., 3rd edition, 2009
Antivirale Therapiestrategien
PolymeraseInhibitoren
Reverse Transkriptase
Inhibitoren, DNA
Polymerase Inhibitoren
HIV, HBV
Herpesviren
Ribavirin
Unbekannter
Wirkmechanismus
RNA-Viren
HCV, RSV, Lassa, Hanta
Protease-Inhibitoren
HIV, HCV
(SarsCoV, Picorna)
Inhibitoren des
Viruseintritts
Fusionsinhibitoren
Korezeptor-Antagonisten
Amantadin, Rimantadin
HIV
HIV
Influenza
Inhibitoren der
Virusfreisetzung
Zanamivir, Oseltamivir
Influenza
Integrase-Inhibitoren Raltegravir
HIV
Rolle der HIV-1 Protease bei der Virusreifung
Assembly
und Freisetzung
Proteolytische
Prozessierung
Von Gag
X
Proteaseinhibitoren
Unreif
Stabiles Kapsid
Nicht infektiös
Reif
metastabiles Kapsid
infektiös
HIV-1 Protease-Inhibitoren
verhindern die Virusreifung
Amprenavir im aktiven Zentrum der HIV Protease
Blundell et al, 2002
Proteaseinhibitoren binden an das aktive Zentrum und blockieren die
Enzymaktivität
Ö Keine Prozessierung der viralen Strukturproteine
Ö Keine Virusreifung, Partikel sind nicht infektiös
PR-Inhibitoren in der HIV-Therapie
(Peptidomimetika)
Ritonavir
Saquinavir
Indinavir
Antivirale Therapiestrategien
PolymeraseInhibitoren
Reverse Transkriptase
Inhibitoren, DNA
Polymerase Inhibitoren
HIV, HBV
Herpesviren
Ribavirin
Unbekannter
Wirkmechanismus
RNA-Viren
HCV, RSV, Lassa, Hanta
Protease-Inhibitoren
HIV, HCV
(SarsCoV, Picorna)
Inhibitoren des
Viruseintritts
Fusionsinhibitoren
Korezeptor-Antagonisten
Amantadin, Rimantadin
HIV
HIV
Influenza
Inhibitoren der
Virusfreisetzung
Zanamivir, Oseltamivir
Influenza
Integrase-Inhibitoren Raltegravir
HIV
Inhibitoren des Viruseintritts:
HIV Ko-Rezeptor Antagonisten
HIV
Rezeptor
Zelle
X
Chemokin-Rezeptoren
(CXCR4 oder CCR5) fungieren
als Ko-Rezeptor für HIV
Ko-Rezeptor
Ko-Rezeptor-Antagonist
Maraviroc (Celsentri)
blockiert die Bindung
des Virus an CCR5
Inhibitoren des Viruseintritts:
HIV Fusions-Inhibitor Enfuvirtid (T20, FuzeonTM)
HIV
Rezeptor
Zelle
Enfuvirtid
Ko-Rezeptor
Antivirale Therapiestrategien
PolymeraseInhibitoren
Reverse Transkriptase
Inhibitoren, DNA
Polymerase Inhibitoren
HIV, HBV
Herpesviren
Ribavirin
Unbekannter
Wirkmechanismus
RNA-Viren
HCV, RSV, Lassa, Hanta
Protease-Inhibitoren
HIV, HCV
(SarsCoV, Picorna)
Inhibitoren des
Viruseintritts
Fusionsinhibitoren
Korezeptor-Antagonisten
Amantadin, Rimantadin
HIV
HIV
Influenza
Inhibitoren der
Virusfreisetzung
Zanamivir, Oseltamivir
Influenza
Integrase-Inhibitoren Raltegravir
HIV
Neuraminidase-Inhibitoren blockieren die
Freisetzung von Influenzaviren
Oberflächenproteine
Hämagglutinin
Neuraminidase
Neuraminidase
löst Viren von der
Wirtszelle
Oseltamivir
Zanamivir
Hämagglutinin bindet an
Sialinsäure auf der Wirtszelle
Neuraminidase spaltet
Sialinsäure
Viren verkleben mit
der Zelle und
miteinander
Neuraminidase-Inhibitoren
imitieren die Sialinsäure
Hämagglutinin (HA) bindet an Sialinsäure auf der Zelle
N
Virushülle von der Zellmembran abgeleitet
=> Sialinsäure auf der Virus-Oberfläche
=> Aggregation miteinander und mit der freisetzenden Zelle
HA
Neuraminidase (N) spaltet Sialinsäure => Virus-Freisetzung
natürliches Substrat
Sialinsäure
Aktives Zentrum
der Neuraminidase
Inhibitor
Zanamivir (Relenza)
muss inhaliert werden
Inhibitor
Oseltamivir (Tamiflu)
oral verfügbar
Problem (Antivirale) Resistenz
Antivirale Resistenzentwicklung
Klinische Resistenz
Anstieg der Viruslast unter Therapie, klinische Verschlechterung
Bestehende Resistenz
Zu geringe Dosierung
unzureichende ‚Compliance‘
X X X
Therapie-Erfolg
Viruspopulation
im Patienten
(Quasispezies)
X X
Selektion
Zusätzliche Mutationen:
Erhöhte Fitness
Therapieversagen
Antivirale Resistenz
• Resistenzentwicklung korreliert mit viraler Replikation
• Resistenzentwicklung verläuft in der Regel in mehreren Schritten
• Resistenzvarianten gegen jeden Inhibitor möglich
• Kreuzresistenz und multiple Resistenz ist möglich
• Resistenzvarianten sind übertragbar
10% aller HIV-Neuinfektionen in Europa werden von
resistenten Virusvarianten verursacht (SPREAD, 2003)
… Impfung
Passiv = Transfer von Antikörper
Aktiv
= Transfer von Antigen
Herstellung von Impfstoffen
Lebendvakzine
Flint et al., 3rd edition, 2009
Totvakzine
Spaltvakzine
Attenuierung von Viren
mehrfache Passage in nicht-homologen Zellen
Flint et al., 3rd edition, 2009
Attenuierte Poliovirus Vakzine
Orale Gabe (Schluckimpfung)
Bessere Immunantwort als gegen Polio-Totvakzine
Aber höheres Impfrisiko (wenige Mutationen
bestimmen die Attenuierung)
5‘ UTR bestimmt
Tropismus
(RNA Translation)
Papillomvirus-Impfung
• In Deutschland ~1700 Todesfälle/Jahr durch Cervixkarzinom
• Cervix-Carcinom >90% mit bestimmten Papillomviren assoziiert.
• Effektive Früherkennung durch Zellabstrich nach Papanicolaou
• HPV-16 und -18 sind mit ~70% aller Cervixkarzinome assoziiert
• Impfstoff: leere, rekombinant hergestellte Viruskapside
• 3 Injektionen erforderlich; gut verträglich, hohe Serokonversion
• Seit 2007 vom RKI für Mädchen 12-17 Jahre empfohlen
Lebend- und Totimpfstoffe
Immunantwort
Humoral (IgG)
Schleimhaut (IgA)
Zellulär (CTL)
Schutzdauer
Eigenschaften
Applikation
Kosten
Wiederholungen
Adjuvans
Hitzestabilität
Nebenwirkung
Interferenz
Reversion zur Virulenz
Lebendimpfstoff
Totimpfstoff
+++
+++
+++
(lebens)lang
+++
(+)
begrenzt
oral/parenteral
niedrig
1 (+)
gering (Virämie)
parenteral
relativ hoch
2-3
+
(+)
gering (lokal)
+
+
-