Inibitore della trascrittasi inversa - Reverse-transcriptase inhibitor

Inibitori della trascrittasi inversa ( RTI ) sono una classe di farmaci antiretrovirali utilizzati per il trattamento di HIV infezione o l'AIDS , e in alcuni casi di epatite B . Gli RTI inibiscono l' attività della trascrittasi inversa , una DNA polimerasi virale necessaria per la replicazione dell'HIV e di altri retrovirus .

Meccanismo di azione

Quando l'HIV infetta una cellula, la trascrittasi inversa copia il genoma dell'RNA virale a singolo filamento in un DNA virale a doppio filamento . Il DNA virale viene quindi integrato nel DNA cromosomico dell'ospite, che consente quindi ai processi cellulari dell'ospite, come la trascrizione e la traduzione, di riprodurre il virus. Gli RTI bloccano la funzione enzimatica della trascrittasi inversa e impediscono il completamento della sintesi del DNA virale a doppio filamento, impedendo così la moltiplicazione dell'HIV.

Un processo simile si verifica con altri tipi di virus. Il virus dell'epatite B, per esempio, trasporta il suo materiale genetico sotto forma di DNA e impiega una DNA polimerasi RNA-dipendente per replicarsi. Alcuni degli stessi composti utilizzati come RTI possono anche bloccare la replicazione dell'HBV; quando usati in questo modo sono indicati come inibitori della polimerasi.

tipi

Gli RTI sono disponibili in tre forme:

  • Inibitori nucleosidici analoghi della trascrittasi inversa (NARTI o NRTI)
  • Inibitori della trascrittasi inversa analoghi nucleotidici (NtARTI o NtRTI)
  • Inibitori non nucleosidici della trascrittasi inversa (NNRTI)
  • Inibitore nucleosidico della trascrittasi inversa (NRTTI).

L' effetto antivirale degli NRTI e degli NtRTI è essenzialmente lo stesso; sono analoghi dei deossinucleotidi naturali necessari per sintetizzare il DNA virale e competono con i deossinucleotidi naturali per l'incorporazione nella catena di DNA virale in crescita. Tuttavia, a differenza dei substrati naturali dei deossinucleotidi, gli NRTI e gli NtRTI mancano di un gruppo 3'-idrossile sulla porzione desossiribosio. Di conseguenza, a seguito dell'incorporazione di un NRTI o di un NtRTI, il successivo deossinucleotide in arrivo non può formare il successivo legame fosfodiesterico 5'-3' necessario per estendere la catena del DNA. Pertanto, quando viene incorporato un NRTI o NtRTI, la sintesi del DNA virale viene interrotta, un processo noto come terminazione di catena . Tutti gli NRTI e gli NtRTI sono classificati come inibitori del substrato competitivo . Sfortunatamente, gli NRTI/NtRTI competono come substrati non solo per la sintesi del DNA virale ma anche dell'ospite , agendo come terminatori di catena per entrambi. Il primo spiega l' effetto antivirale degli NRTI/NtRTI , mentre il secondo spiega la loro tossicità/effetti collaterali del farmaco .

Al contrario, gli NNRTI hanno una modalità di azione completamente diversa. Gli NNRTI bloccano la trascrittasi inversa legandosi direttamente all'enzima. Gli NNRTI non sono incorporati nel DNA virale come gli NRTI, ma inibiscono invece il movimento dei domini proteici della trascrittasi inversa che sono necessari per svolgere il processo di sintesi del DNA. Gli NNRTI sono quindi classificati come inibitori non competitivi della trascrittasi inversa.

Inibitori nucleosidici analoghi della trascrittasi inversa (NARTI o NRTI)

Gli inibitori nucleosidici della trascrittasi inversa analoghi (NARTI o NRTI) costituiscono la prima classe di farmaci antiretrovirali sviluppati. Per essere incorporati nel DNA virale, gli NRTI devono essere attivati ​​nella cellula mediante l'aggiunta di tre gruppi fosfato alla loro frazione desossiribosio, per formare trifosfati NRTI. Questa fase di fosforilazione viene eseguita da enzimi chinasi cellulari . Gli NRTI possono indurre una compromissione mitocondriale che porta a una serie di eventi avversi, inclusa l'acidosi lattica sintomatica.

  • La zidovudina , chiamata anche AZT, ZDV e azidotimidina, ha il nome commerciale Retrovir. La zidovudina è stato il primo farmaco antiretrovirale approvato dalla FDA per il trattamento dell'HIV.
  • La didanosina , chiamata anche ddI, con i nomi commerciali Videx e Videx EC, è stato il secondo farmaco antiretrovirale approvato dalla FDA. È un analogo dell'adenosina.
  • Zalcitabina , chiamata anche ddC e dideossicitidina, ha il nome commerciale Hivid. Questo farmaco è stato interrotto dal produttore.
  • Stavudine , chiamato anche d4T, ha nomi commerciali Zerit e Zerit XR.
  • La lamivudina , chiamata anche 3TC, ha il nome commerciale Zeffix ed Epivir. È approvato per il trattamento sia dell'HIV che dell'epatite B.
  • Abacavir , chiamato anche ABC, ha il nome commerciale Ziagen, è un analogo della guanosina.
  • Emtricitabina , chiamata anche FTC, ha il nome commerciale Emtriva (precedentemente Coviracil). Strutturalmente simile alla lamivudina, è approvato per il trattamento dell'HIV e in fase di sperimentazione clinica per l'epatite B.
  • Entecavir , chiamato anche ETV, è un analogo della guanosina utilizzato per l'epatite B con il nome commerciale Baraclude. Non è approvato per il trattamento dell'HIV.
  • Truvada , composto da emtricitabina e tenofovir disoproxil fumarato, è usato per trattare e prevenire l'HIV. È approvato per la prevenzione dell'HIV negli Stati Uniti e prodotto da Gilead.

Inibitori della trascrittasi inversa analoghi nucleotidici (NtARTI o NtRTI)

Come descritto sopra, le cellule ospiti fosforilano gli analoghi nucleosidici in analoghi nucleotidici . Questi ultimi fungono da elementi costitutivi del veleno ( terminatori di catena ) sia per il DNA virale che per quello dell'ospite, causando rispettivamente l' effetto antivirale desiderato e la tossicità/effetti collaterali del farmaco . L'assunzione di inibitori della trascrittasi inversa dell'analogo nucleotidico fosfonato (NtARTI o NtRTI) elimina direttamente la fase di fosforilazione iniziale , ma gli enzimi ospiti devono ancora fosforilare l'analogo nucleotidico fosfonato allo stato fosfonato-difosfato per l'attività antivirale. Queste molecole sono state sintetizzate per la prima volta da Antonin Holy presso l' Accademia delle scienze ceca e commercializzate da Gilead .

  • Tenofovir , noto anche come TDF, è un cosiddetto "profarmaco" con il composto attivo disattivato da una catena laterale molecolare che si dissolve nel corpo umano consentendo a una bassa dose di tenofovir di raggiungere il sito di attività desiderata. Un esempio della forma profarmaco è tenofovir disoproxil fumarato con il nome commerciale Viread (Gilead Sciences Inc USA). È approvato negli Stati Uniti per il trattamento sia dell'HIV che dell'epatite B.
  • Adefovir , noto anche come ADV o bis-POM PMPA, ha nomi commerciali Preveon e Hepsera . Non è approvato dalla FDA per il trattamento dell'HIV a causa di problemi di tossicità, ma è approvata una dose inferiore per il trattamento dell'epatite B.

Sebbene siano spesso elencati in ordine cronologico, gli NRTI/NtRTI sono analoghi nucleosidici/nucleotidici di citidina, guanosina, timidina e adenosina:

Inibitori non nucleosidici della trascrittasi inversa (NNRTI)

Gli inibitori non nucleosidici della trascrittasi inversa (NNRTI) sono la terza classe di farmaci antiretrovirali sviluppati. In ogni caso, i brevetti restano in vigore fino a oltre il 2007. Questa classe di farmaci è stata descritta per la prima volta all'Istituto di ricerca medica della Rega ( Belgio ).

Inibitore nucleosidico della trascrittasi inversa (NRTTI)

Questa è una nuova classe di antivirali, MK-8591 o Islatravir è il primo agente di questo gruppo. Islatravir è stato sviluppato da Merck & Co. . È disponibile per via orale, antivirale a lunga durata d'azione, testato come ART contro l'HIV-1.

Inibitori a baule

I ricercatori hanno progettato molecole che inibiscono doppiamente sia la trascrittasi inversa (RT) che l'integrasi (IN). Questi farmaci sono un tipo di " inibitori portmanteau ".

Meccanismi di resistenza agli inibitori della trascrittasi inversa

Mentre gli NRTI e gli NNRTI allo stesso modo sono efficaci nel porre fine alla sintesi del DNA e alla replicazione dell'HIV, l'HIV può e alla fine sviluppa meccanismi che conferiscono la resistenza del virus ai farmaci. HIV-1 RT non ha attività di correzione di bozze. Questo, combinato con la pressione selettiva del farmaco, porta a mutazioni nella trascrittasi inversa che rendono il virus meno suscettibile agli NRTI e agli NNRTI. I residui di aspartato 110, 185 e 186 nel dominio della polimerasi della trascrittasi inversa sono importanti nel legame e nell'incorporazione dei nucleotidi. Le catene laterali dei residui K65, R72 e Q151 interagiscono con il successivo nucleotide in arrivo. Altrettanto importante è L74, che interagisce con il filamento modello per posizionarlo per l'appaiamento di basi con il nucleotide. La mutazione di questi amminoacidi chiave si traduce in una ridotta incorporazione degli analoghi.

Resistenza NRTI

Ci sono due principali meccanismi di resistenza agli NRTI. Il primo è l'incorporazione ridotta dell'analogo nucleotidico nel DNA rispetto al normale nucleotide. Ciò deriva da mutazioni nel dominio della polimerasi N-terminale della trascrittasi inversa che riducono l'affinità dell'enzima o la capacità di legarsi al farmaco. Un primo esempio di questo meccanismo è la mutazione M184V che conferisce resistenza alla lamivudina (3TC) e all'emtricitabina (FTC). Un altro insieme di mutazioni ben caratterizzato è il complesso Q151M trovato nell'HIV multiresistente ai farmaci che riduce l'efficienza della trascrittasi inversa nell'incorporare gli NRTI, ma non influisce sull'incorporazione naturale dei nucleotidi. Il complesso include la mutazione Q151M insieme a A62V, V75I, F77L e F116Y. Un virus con il solo Q151M è mediamente resistente alla zidovudina (AZT), alla didanosina (ddI), alla zalcitabina (ddC), alla stavudina (d4T) e leggermente resistente all'abacavir (ABC). Un virus con Q151M complessato con le altre quattro mutazioni diventa altamente resistente ai suddetti farmaci ed è inoltre resistente alla lamivudina (3TC) e all'emtricitabina (FTC).

Il secondo meccanismo è l'escissione o la rimozione idrolitica del farmaco incorporato o la pirofosforolisi . Questo è un contrario della reazione della polimerasi in cui il pirofosfato/PPI rilasciato durante l'incorporazione del nucleotide reagisce con il farmaco incorporato (monofosfato) con conseguente rilascio del farmaco trifosfato. Questo "sblocca" la catena del DNA, consentendone l'estensione e la replicazione. Le mutazioni di miglioramento dell'escissione, tipicamente M41L, D67N, K70R, L210W, T215Y/F e K219E/Q, sono selezionate dagli analoghi della timidina AZT e D4T; e sono quindi chiamate mutazioni dell'analogo della timidina (TAM). Anche altre mutazioni, inclusi inserimenti e delezioni sullo sfondo delle mutazioni di cui sopra, conferiscono resistenza tramite un'escissione potenziata.

Resistenza NNRTI

Gli NNRTI non si legano al sito attivo della polimerasi ma in una tasca meno conservata vicino al sito attivo nel sottodominio p66. Il loro legame determina un cambiamento conformazionale nella trascrittasi inversa che distorce il posizionamento dei residui che legano il DNA, inibendo la polimerizzazione. Le mutazioni in risposta agli NNRTI riducono il legame del farmaco a questa tasca. Il trattamento con un regime che include efavirenz (EFV) e nevirapina (NVP) determina tipicamente le mutazioni L100I, Y181C/I, K103N, V106A/M, V108I, Y188C/H/L e G190A/S. Ci sono tre principali meccanismi di resistenza agli NNRTI. Nelle prime mutazioni NRTI interrompono i contatti specifici tra l'inibitore e la tasca di legame NNRTI. Un esempio di ciò sono K103N e K101E che si trovano all'ingresso della tasca, bloccando l'ingresso/legame del farmaco. Un secondo meccanismo è l'interruzione di importanti interazioni all'interno della tasca. Ad esempio, Y181C e Y188L provocano la perdita di importanti anelli aromatici coinvolti nel legame con NNRTI. Il terzo tipo di mutazioni determina cambiamenti nella conformazione complessiva o nella dimensione della tasca di legame NNRTI. Un esempio è G190E, che crea una massa sterica nella tasca, lasciando poco o nessuno spazio per legare saldamente un NNRTI.

Guarda anche

Riferimenti

link esterno