Chemotherapeutika gegen Influenza
Werbung
Antivirale Chemotherapie Anforderungen an antivirale Substanzen: • • hohe Spezifität gegen das Virus bzw. infizierte Zellen; geringe Toxizität für uninfizierte Zellen im Wirt; Molekulare Virologie 2010 by Ruth Brack-Werner Chemotherapeutischer Index Minimale zytotoxische Konzentration > 100 Minimale antivirale Konzentration Molekulare Virologie 2010 by Ruth Brack-Werner Die ideale antivirale Substanz : • wasserlöslich; • gute Bioverfügbarkeit; • erreicht eine Konzentration im Blut, die 10-15 mal über dem IC50 Wert liegt; • wird von infizierten Zellen aufgenommen; • hat wenig bis keine Nebenwirkungen; • kann über den Magen-Darm-Trakt aufgenommen werden; • wirkt bei einer Tablette täglich. Molekulare Virologie 2010 by Ruth Brack-Werner Limitierung der antiviralen Chemotherapie Substanzen hemmen die Replikation von Viren (Produktion von infektiösen Viruspartikeln). Sie sind nicht wirksam zur Beseitigung chronischer bzw. latenter Infektionen. Molekulare Virologie 2010 by Ruth Brack-Werner Das Spiel mit dem Feuer Die Gefahr der Selektion von resistenten Viren Resistente Viren Principles of Virology, 2004. Flint SJ, Enquist LW, Racaniello VR,Skalka AM, 2nd edition. ASM Press. Appendix, Fig. 19.32 Molekulare Virologie 2010 by Ruth Brack-Werner Entwicklung eines antiviralen Medikaments Teuer: 100 bis 500 Millionen US$; Langwierig: 5 -10 Jahre; Principles of Virology, 2004. Flint SJ, Enquist LW, Racaniello VR,Skalka AM, 2nd edition. ASM Press. Appendix, Fig. 19.18 Molekulare Virologie 2010 by Ruth Brack-Werner Identifizierung von antiviralen Substanzen Principles of Virology, 2004. Flint SJ, Enquist LW, Racaniello VR,Skalka AM, 2nd edition. ASM Press. Appendix, Fig. 19.13 Molekulare Virologie 2010 by Ruth Brack-Werner Identifizierung von antiviralen Substanzen: Klinische Studien Phase I: Sicherheit Phase II: Wirksamkeit http://www.netsci.org/Science/Speci al/Images/Bierer/figure2.gif Vergleich der Wirksamkeit und Nebenwirkungen mit Probandenzahl Phase Phase III: zugelassenen Medikamenten; Phase IV: I Molekulare Virologie II III IV Re-Evaluation von Nebenwirkungen. 2010 by Ruth Brack-Werner Nutzung spezifischer viraler Enzyme zur Bekämpfung des Virus (I) Virus Enzym Wirkungsweise SubstanzBeispiel HIV Reverse Trankriptase Nukleosid-Analoga: Kettenabbruch bei der DNA Synthese Azidothymidin HIV Reverse Trankriptase Nicht-Nukleosidischer Hemmstoff : Blockierung der katalytischen Aktivität des Enzyms; Nevirapine Herpes simplex Virus DNA Polymerase Benötigt virale Thymidin kinase Nukleosid Analogon Acyclovir Cytomeg alovirus (CMV) DNA Polymerase Benötigt UL98 Kinase Nukleosid Analogon Gancyclovir CMV DNA Polymerase Nicht-Nukleosidischer Hemmstoff; Blockiert PyrophosphatBindungsstelle d. Enzyms Foscarnet Molekulare Virologie 2010 by Ruth Brack-Werner Nutzung/Hemmung spezifischer viraler Proteine zur Bekämpfung des Virus (II) Virus Virales Protein Wirkungsweise SubstanzBeispiel HIV Protease Nicht-spaltbares SubstratAnalog; Peptidomimetic; Hemmt Virusreifung Saquinavir Influenza A, B Neuraminidase Hemmt Neuraminidase indem es an das aktive Zentrum bindet; hemmt Virusfreisetzung Oseltamivir (Tamiflu) HCV, HSV, Masern virus, Mumps virus, Lassa Virus RNA-abhängige RNA Polymerase Einbau in RNA führt zur Mutation des Genoms: RNA Mutagen Ribavirin Influenza A Virus M2 Hemmt die Funktion der M2 Protonenpumpe; Verhindert das “Uncoating” des Virus Amantadin Molekulare Virologie 2010 by Ruth Brack-Werner Chemotherapeutika gegen HIV Molekulare Virologie 2010 by Ruth Brack-Werner Der Replikationszyklus von HIV Molekulare Virologie 2010 by Ruth Brack-Werner 25 FDA-approved anti-HIV drugs Fusion inhibitor (1) CCR5 antagonist (1) Inhibitors of reverse transcription (8; 4) HIV expression (0) Integration inhibitor (1) Assembly of virus particles (0) Protease inhibitors (10) De Clercq. E., IJAA 33 (2009) 307-320 Molekulare Virologie 2010 by Ruth Brack-Werner Inhibitoren der reversen Transkriptase Molekulare Virologie 2010 by Ruth Brack-Werner Bindung von Inhibitoren durch die Reverse Transkriptase NRTI: Nukleosidische ReverseTranskriptase Inhibitoren; NtRTI: Nukleotidische RTI NNRTI:Nicht nukleosidische RTIs De Clercq. E., IJAA 33 (2009) 307-320. Molekulare Virologie 2010 by Ruth Brack-Werner Wirkungsmechanismus der NRTIs und NtRTIs Kompetition mit natürlichen dNTP Substrate; Abbruch der DNA Synthese. Molekulare Virologie 2010 by Ruth Brack-Werner NRTIs und NtRTIs müssen erst in der Zelle phosphoryliert werden (Prodrug) Azidothymidin (NRTI) Principles of Virology, 2004. Flint SJ, Enquist LW, Racaniello VR,Skalka AM, 2nd edition. ASM Press. Appendix, Fig. 19.21B Tenofovir (NtRTI) De Clercq E., IJAA 33 (2009), 307-320 Molekulare Virologie 2010 by Ruth Brack-Werner Wirkungsweise: Kompetition mit natürlichen dNTPS Molekulare Virologie dNTP NukleosidAnaloga_ dTTP AZT, d4T dCTP DDC, 3TC dATP ddI dGTP ABC 2010 by Ruth Brack-Werner Wirkungsweise: Kompetition mit natürlichen dNTPS Molekulare Virologie 2010 by Ruth Brack-Werner Wirkungsweise: Kettenabbruch bei der DNA Synthese Zur Erinnerung: DNA Synthese setzt eine freie OH Gruppe am 3’ Ende der DNA Kette voraus DNA Kette Nukleophiler Angriff P P P .. Nukleotid P P P P Neue Phosphodiesterbrücke Molekulare Virologie 2010 by Ruth Brack-Werner Einbau von Nukleosid-Analoga blockieren die weitere DNA Synthese (Kettenabbruch): Beispiel AZT Aus”Molekulare Virologie”, Modrow, Falk, Truyen, 2.Auflage, 2003, Spektrum Akademischer Verlag, Kap. 19l, Fig.9.2.A OH OH OH OH Molekulare Virologie 2010 by Ruth Brack-Werner Mutierte AS Positionen in der Reversen Transkriptase, die mit Resistenzen gegen Nukleosid Analoga einher gehen Kreuz-Resistenzen Molekulare Virologie 2010 by Ruth Brack-Werner Non-nucleoside reverse transcriptase inhibitors (NNRTI) Pomerantz et al., 2003. Nat. Med. 9, 867-873. Molekulare Virologie 2010 by Ruth Brack-Werner Non-Nucleoside Reverse Transcriptase Inhibitor (NNRTI): Nevirapine CH3 N O H N N N Non-Nucleoside Reverse Transcriptase Inhibitor (NNRTI): Nevirapine Principles of Virology, 2004. Flint SJ, Enquist LW, Racaniello VR,Skalka AM, 2nd edition. ASM Press. Appendix, Fig. 19.25 Non-Nucleoside RT inhibit ors ( NNRTIs) Action. Not nucleoside analogs; bind directly to RT and inhibit it. Nevirapine. Binds to a pocket near the RT active site, and inactivates the enzyme. Relatively cheap; may be useful for prevention of maternal-to-infant transmission in developing nations. Delavirdine, Efavirenz. Other NNTRIs. Efavirenz was the first anti-HIV drug with once-daily dosing. Molekulare Virologie 2010 by Ruth Brack-Werner Mutierte AS Positionen in der Reversen Transkriptase, die mit Resistenzen gegen Nicht-nukleosidischen RT Inhibitoren einher gehen Kreuz-Resistenzen Molekulare Virologie 2010 by Ruth Brack-Werner Inhibitoren der HIV Protease Molekulare Virologie 2010 by Ruth Brack-Werner Protease wird benötigt zur Reifung der Viruspartikel Molekulare Virologie 2010 by Ruth Brack-Werner Protease spaltet Gag-Vorläuferproteine HIV protease translation env gag Polyproteins pol pol structural proteins Autoactivation pol protease integrase Release of active HIV protease gag Molekulare Virologie pol Reverse transcriptase + RNase H 2010 by Ruth Brack-Werner HIV Protease Erkennungssequenzen: Natürliche Substrate AUTOCLEAVAGE: Ser-Phe- Asn-Phe-Pro -Gln-Ile Thr-Leu- Asn-Phe-Pro -Ile-Ser CLEAVAGE OF GAG: Ser- Gln-Asn-Tyr-Pro -Ile-Val Ala-Arg-Val-Leu -Ala-Glu-Ala Ala-Thr-Ile-Met -Met-Gln-Arg Pro-Gly- Asn-Phe- Leu-Gln-Ser Arg-Gln-Ala-Asn -Phe-Leu-Gly CLEAVAGE OF POL: Arg-Lys-Ile-Leu -Phe-Leu-Asp Arg-Gln-Ala-Asn -Phe-Leu-Gly s s s s s s s P4 P3 P2 P1 P1' P2' P3' Molekulare Virologie 2010 by Ruth Brack-Werner Hemmung der HIV Protease durch ein Nichtspaltbares künstliches Peptid-Substrat (Peptidomimetic) (Gag) Saquinavir 10 zugelassene Inhibitoren der HIV-Protease; Davon sind alle ausser einen (tipranavir) Peptidomimetica. Principles of Virology, 2004. Flint SJ, Enquist LW, Racaniello VR,Skalka AM, 2nd edition. ASM Press. Appendix, Fig. 19.29 Molekulare Virologie 2010 by Ruth Brack-Werner Struktur von HIV-1 Protease-Dimer mit gebundenem Inhibitor (Saquinavir) http://pharm1.pharmazie.uni-greifswald.de/bednarski_web/web/data/personen/Lectures/Virustatika/Protease_saquinavir.jpg Molekulare Virologie 2010 by Ruth Brack-Werner Mutierte AS Positionen in resistenten Proteasen 90 84 82 Nelfinavir Saquinavir Indinavir Ritonavir Amprenavir Lopinavir Atazanavir Molekulare Virologie 2010 by Ruth Brack-Werner Entry Inhibitoren Molekulare Virologie 2010 by Ruth Brack-Werner Maraviroc Enfuvirtide Maraviroc: nur gegen CCR5-Co-Rezeptor! Molekulare Virologie 2010 by Ruth Brack-Werner Enfuvirtide (T20) 36 AA Polypeptid; muss 2 x täglich parenteral (Spritzen) De Clercq E., IJAA 33 (2009), 307-320 verabreicht werden. Molekulare Virologie 2010 by Ruth Brack-Werner Unexposed fusion peptide Gp120 binding to CD4 causes change in TM conformation, enabling fusion peptide to contact and insert into cell membrane TM resolves into a hairpin structure that pulls the cell into close proximity for fusion and viral entry gp120 gp41 T-20 peptide: HIV entry (fusion) inhibitor Kilby et al., 98. Nat. Med. 4, 1302-1307. Molekulare Virologie 2010 by Ruth Brack-Werner Integrase Inhibitor: Raltegravir Molekulare Virologie 2010 by Ruth Brack-Werner Integrase Aktivitäten Virale DNA Raltegravir Zelluläre DNA Molekulare Virologie 2010 by Ruth Brack-Werner Integrase Inhibitor: Raltegravir QuickTime™ and a decompressor are needed to see this picture. Molekulare Virologie 2010 by Ruth Brack-Werner Mono”therapie” Nur bei schwangeren Frauen. Behandlung mit Zidovudine um das Risiko der Infektion des Kindes zu vermindern. Beginn: 14.-34 Schwangerschaftwoche Behandlung mit mindestens 10 x höhere Dosis (Infusion) während der Geburt. Behandlung des Kindes bis 6 Wochen nach Geburt. Molekulare Virologie 2010 by Ruth Brack-Werner Highly active antiretroviral therapy (HAART) Kombination von mehreren (i.d. Regel 3) antiviralen Medikamente; Können aus verschiedenen Inhibitorklassen sein (z.B. 2 NRTI und 1 Protease Inhibitor). Oft besteht die intitiale Therapie aus mehrere Medikamenten der selben Inhibitorgruppe, um sich die weiteren Inhibitorgruppen für spätere Anwendungen “aufzusparen”. Therapie-Erfolg: Mindestens 1.0 log10 Abnahme der Viruslast im Plasma 2-8 Wochen nach Therapiebeginn. Virus nicht nachweisbar (<50 Kopien/ml) 4-6 Monate nach Therapiebeginn. Molekulare Virologie 2010 by Ruth Brack-Werner Indikation für die Initiation von HAART Klin. Kategorie CD4+ Zellzahl Zellen / mm3 Plasma HIV Kopien/ml Empfehlung Symptomat. Beliebig beliebig behandeln Asymptom. < 200 beliebig behandeln: Asymptomat. 200 - 350 beliebig abwägen; Asymptomat. > 350 > 55 000 hängt vom Kliniker ab. Asymptomat. > 350 < 55 000 später behandeln. Molekulare Virologie 2010 by Ruth Brack-Werner Problems wit h HAART Drug toxicity and inconvenience. Expense. Viral Drug Resistance. Residual Virus Replication. HIV continues to replicate because drugs do not penetrate all tissues/compartments. Long-Lived Reservoirs of Virus Infection. HIV-infected activated T cells live ~1 day and make 99% of the virus in the body. Other virus-infected cells, however, can survive for long periods during HAART: (1) macrophages (half-life = ~14 days); (2) memory T cells (half-life = ~6 months) Die häufigsten Nebenwirkungen von anti-HIV Medikamenten NRTI periphere Neuropathien NNRTI Hautausschlag, Übelkeit, erhöhte Leberwerte Proteaseinhibitoren: Durchfall, Übelkeit, Nierensteine,Fettstoffwechselstörungen Molekulare Virologie 2010 by Ruth Brack-Werner Chemotherapeutika gegen Herpesviren Molekulare Virologie 2010 by Ruth Brack-Werner Chemotherapeutika gegen Herpesviren: Acyclovir Wirksamkeit: HSV-1, -2 > VZV > CMV Wirkungsmechanismen: - Bevorzugt von viraler Thymidinkinase (TK) zum Monophosphat phosphorlyiert; -als Triphosphat Kompetitor für dGTP: Kettenabbruch bei Synthese der viralen DNA Resistenzgene: TK; virale DNA polymerase (seltener) Anwendung: Genital-Herpes, Herpes labialis, Herpes keratitis, Herpes encepahilits Nebenwirkungen: gering Molekulare Virologie 2010 by Ruth Brack-Werner Acyclovir wird zuerst von der viralen ThymidinKinase phosphoryliert (Monophosphat) und dann von zellulären Kinasen (Di- bzw. Triphosphat) Molekulare Virologie 2010 by Ruth Brack-Werner Chemotherapeutika gegen Herpesviren: Gancyclovir Wirksamkeit: CMV, Herpesviren Wirkungsmechanismen: - Bevorzugt von viraler Thymidinkinase (CMVUL98; HSV-TK) zum Monophosphat phosphorlyiert; - als Triphosphat Kompetitor für dGTP; kein obligater Kettenabbruch. Resistenzgene: UL98, TK; virale DNA polymerase (seltener) Anwendung: CMV Infektion bei Immungeschwächten Personen; Herpes Zoster Nebenwirkungen: Verminderte Leukozytenzahl; Potentielles Teratogen, Karzinogen, Mutagen Molekulare Virologie 2010 by Ruth Brack-Werner Chemotherapeutika gegen Influenzaviren Molekulare Virologie 2010 by Ruth Brack-Werner Vermehrungszyklus Influenza Relenza, Oseltamivir (=Tamiflu) Amantadine Molekulare Virologie 2010 by Ruth Brack-Werner Chemotherapeutika gegen Influenza: Amantadine Wirksamkeit: Influenza A Virus (nicht Influenza B!) Wirkungsmechanismen: Blockiert den durch M2 gebildeten H+ Kanal und verhindert dadurch die Freigabe der viralen RNA aus dem Partikel in Endosomen Resistenzgene: M2 Anwendung: Influenza A Infektion, Parkinson’s Krankheit Nebenwirkungen: Zentral-nervöse Storungen: Halluzinationen; Disorientierung; Schlaflosigkeit Molekulare Virologie 2010 by Ruth Brack-Werner Chemotherapeutika gegen Influenza: Molekulare Virologie 2010 by Ruth Brack-Werner Chemotherapeutika gegen Influenza: Tamiflu® Wirksamkeit: gegen Influenza A und Influenza B Virus; Wirkungsmechanismus: Inhibiert die virale Neuraminidase Resistenz: Mutationen im Neuraminidase-Gen; Resistenzen aufgetreten in zwei H5N1 infizierten Personen in Vietnam; Anwendung: Innerhalb von 48 Stunden nach Auftreten der ersten Symptome; orale Einnahme (Relenza® muss inhaliert werden). Nebenwirkungen: Übelkeit, Erbrechen Molekulare Virologie 2010 by Ruth Brack-Werner Breitspektrum Chemotherapeutikum Ribavirin Wirksam gegen DNA und RNA Viren. Wirkungsmechanismen: nicht geklärt; - Stärkung der Wirtsimmunität; - Virus-Mutagen (Einbau in RNA) Resistenzgene: nicht bekannt; Anwendung: Infektionen mit RSV (Säuglinge)und HCV. Bei HCV nicht wirksam als Monotherapie: Kombination mit Interferon alpha Nebenwirkungen: Reduktion von Blutzellzahlen (Thromobzyten, Leukozyten, Erythrozyten); Hautausschlag, Depressionen, Schlaflosigkeit, Nervosität Molekulare Virologie 2010 by Ruth Brack-Werner Molekulare Virologie 2010 by Ruth Brack-Werner
