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
