Em formação

Infecções por influenza e design de drogas


Porque é o neuraminidase usado como um alvo para drogas contra o vírus da gripe, em vez de hemaglutinina? Existe alguma razão básica para que isso torne um medicamento mais eficaz?


Não é que as pessoas não quisessem usar a hemaglutinina como alvo para antivirais, é que ainda não conseguiram fazer com que os antivirais passassem pelo processo de aprovação. Existem vários inibidores experimentais (ver, por exemplo, Progresso de pequenos inibidores moleculares no desenvolvimento de agentes antivírus da influenza), mas o processo de aprovação e licenciamento é lento e difícil.


Instituto Nacional de Alergia e Doenças Infecciosas (NIAID)

O Instituto Nacional de Alergia e Doenças Infecciosas (NIAID) conduz e apóia pesquisas básicas e aplicadas para melhor compreender, tratar e prevenir doenças infecciosas, imunológicas e alérgicas.

A seguir está uma breve descrição das principais áreas de investigação.

  • Síndrome de Imunodeficiência Adquirida (AIDS). O NIAID conduz e apóia pesquisas em todas as áreas da infecção pelo HIV, incluindo o desenvolvimento e teste de vacinas preventivas contra o HIV, estratégias de prevenção biomédica e estratégias inovadoras para tratar ou curar a infecção pelo HIV e co-infecções e co-morbidades relacionadas. Desde o início da epidemia, o programa abrangente de pesquisa do NIAID tem estado na vanguarda da luta contra o HIV / AIDS. O NIAID apóia uma ampla gama de programas de pesquisa de HIV / AIDS nacionais e internacionais e colabora com mais de 7 0 países por meio de bolsas de pesquisa iniciadas por investigadores e vacinas multicêntricas, terapêuticas, microbicidas e redes de pesquisas clínicas de prevenção. Com uma série de programas e iniciativas de pesquisa, o NIAID está pronto para enfrentar novos desafios globais de pesquisa, bem como as mudanças demográficas da epidemia de HIV / AIDS.
  • Asma e doenças alérgicas. O NIAID apóia programas para examinar as causas, patogênese, diagnóstico, tratamento e prevenção da asma e doenças alérgicas. Exemplos de tais programas incluem o Inner-City Asthma Consortium, o Consortium of Food Allergy Research, a Atopic Dermatitis Research Network e os Asthma and Allergic Diseases Cooperative Research Centers. O NIAID opera uma clínica de alergia pediátrica no NIH Clinical Center que serve como ponto focal para pesquisas translacionais conduzidas em colaboração com os laboratórios intramurais do NIAID e testes clínicos de novas terapias. Além disso, o NIAID é a agência líder dentro do HHS para pesquisas sobre alergias alimentares.
  • Radiação e contramedidas nucleares. O NIAID desenvolveu um programa robusto para acelerar a pesquisa e o desenvolvimento de radiação / contramedidas médicas nucleares (MCMs) para o Estoque Nacional Estratégico. O programa NIAID apóia pesquisa e desenvolvimento de estágio inicial a intermediário para desenvolver produtos médicos que podem diagnosticar, mitigar ou tratar lesões que podem resultar da exposição à radiação de um incidente de emergência de saúde pública. As atividades patrocinadas pelo NIAID se concentram em MCMs e dispositivos de biodosimetria a serem usados ​​em radiação de vítimas em massa / nuclear. As áreas prioritárias de pesquisa do programa são desenvolver o seguinte: drogas ou produtos biológicos que podem mitigar e / ou tratar lesões por radiação quando administrados pelo menos 24 horas após a exposição à radiação, drogas que podem remover materiais radioativos contaminados internamente do corpo e métodos de biodosimetria ou dispositivos que podem distinguir com rapidez e precisão as pessoas que foram expostas à radiação.
  • Biodefesa e doenças infecciosas emergentes e reemergentes. A pesquisa do NIAID fornece a base para o desenvolvimento de produtos médicos e estratégias para diagnosticar, tratar e prevenir uma ampla gama de doenças infecciosas, quer essas doenças surjam naturalmente ou sejam deliberadamente introduzidas como um ato de bioterrorismo. Desde os ataques de antraz em 2001, o NIAID expandiu amplamente seu portfólio em biodefesa e doenças infecciosas emergentes e reemergentes. Esta pesquisa tem como alvo os agentes patogênicos que apresentam alto risco à saúde pública e à segurança nacional. O NIAID conduz e apóia pesquisas sobre microbiologia básica e resposta do hospedeiro a esses patógenos, bem como o desenvolvimento de contramedidas médicas. Essas contramedidas incluem (1) diagnósticos rápidos e precisos para micróbios naturais e produzidos por bioengenharia (2) tratamentos eficazes, como antimicrobianos, antitoxinas e imunoterapêuticos e (3) vacinas profiláticas e pós-exposição. O NIAID também apóia a biodefesa e a pesquisa de doenças infecciosas emergentes por meio de programas de treinamento e aprimoramento da infraestrutura e capacidade de pesquisa, e fornecendo os recursos de pesquisa e reagentes necessários para a comunidade científica.
  • Doenças entéricas. O fardo global das doenças entéricas perde apenas para as infecções respiratórias como causa de doenças e morte. As doenças entéricas variam desde infecções persistentes de baixo grau até cólera epidêmica aguda e severa. Um fardo adicional de doença ocorre porque a infecção entérica exacerba muito a patogenicidade de doenças como a malária e o HIV / AIDS. A resistência a múltiplos medicamentos é um grande problema, tornando Salmonella, Clostridium difficile, e a cólera é particularmente difícil de tratar em locais onde é mais provável que tenha um resultado fatal. Uma das infecções entéricas mais graves é a cólera, a doença bacteriana que mata mais rapidamente. O NIAID esteve envolvido em muitos dos avanços mais importantes contra a cólera e outras doenças entéricas, incluindo o apoio ao desenvolvimento da terapia de reidratação oral, considerada um dos avanços médicos mais importantes do século XX. Atualmente, o NIAID apóia um programa robusto de pesquisa básica e aplicada, investigando como os patógenos entéricos causam doenças e desenvolvendo diagnósticos, vacinas e terapêuticas adequadas para prevenir infecções e tratar pacientes.
  • Fundamental Immunology. Por meio de um programa intramural robusto e de doações iniciadas pelo investigador e programas de pesquisa solicitados, o NIAID apóia um forte programa para entender os mecanismos imunológicos básicos, conduzir perfis imunológicos ou identificar / caracterizar novos subconjuntos, vias, fenômenos ou mecanismos de células imunológicas. Exemplos de programas apoiados pelo NIAID incluem o Human Immunology Profiling Consortium, o Immune Epitope Database, o Immune Mechanisms of Virus Control Program e Modeling Immunity for Biodefense. A pesquisa apoiada pelo NIAID produziu uma grande quantidade de novas informações, levando a um crescimento extraordinário na compreensão conceitual do sistema imunológico.
  • Transplantação. O NIAID apóia pesquisas que se concentram na compreensão do papel que o sistema imunológico desempenha no sucesso ou falha de células, tecidos e órgãos transplantados. Os pesquisadores estão estudando maneiras de controlar ou eliminar seletivamente as respostas imunológicas indesejadas com o objetivo final de aumentar a sobrevida do transplante em longo prazo. Exemplos de programas de transplante apoiados pelo NIAID incluem Ensaios Clínicos em Transplante de Órgãos, Ensaios Clínicos em Transplante de Órgãos em Crianças, Ensaios Clínicos em Transplante de Ilhotas e a Rede de Tolerância Imune.
  • Doenças Imunomediadas. O NIAID conduz e apóia pesquisas básicas, pré-clínicas e clínicas em doenças imunomediadas, distúrbios autoimunes, doenças de imunodeficiência primária e rejeição de órgãos, tecidos e células transplantados. Esforços estão em andamento para avaliar a segurança e eficácia das estratégias de indução de tolerância e modificação da doença para o tratamento de doenças imunomediadas, bem como ensaios clínicos para avaliar a eficácia do transplante de células-tronco hematopoiéticas para o tratamento de doenças autoimunes graves. Os programas incluem os Centros de Excelência de Autoimunidade, a Rede de Tolerância Imune (http://immunetolerance.org), Centros de Prevenção de Doenças Autoimunes, Ensaios Clínicos em Transplante de Órgãos, o Consórcio de Tratamento de Deficiência Imune Primária (http://www.rarediseasesnetwork.org/ pidtc /), a Clínica de Deficiência de Imunodeficiência Primária (http://www.niaid.nih.gov/topics/immunedeficiency/pidclinic), o Clinical Islet Transplantation Consortium e a US Immunodeficiency Network (http://www.usidnet.org) . O NIAID preside o Comitê de Coordenação de Doenças Autoimunes do NIH (ADCC).
  • Malária e outras doenças tropicais. A cada ano, milhões de pessoas em todo o mundo são incapacitadas ou mortas por doenças tropicais como malária, filariose, esquistossomose, leishmaniose, tripanossomíase (por exemplo, doença de Chagas e doença do sono africana), lepra e dengue. O NIAID apóia e realiza pesquisas básicas sobre micróbios e parasitas que causam doenças tropicais, bem como as interações desses organismos com seus hospedeiros humanos e com vetores animais / invertebrados envolvidos na transmissão de doenças. O NIAID também apóia e conduz pesquisas translacionais e clínicas para desenvolver diagnósticos, medicamentos, vacinas e estratégias de gerenciamento de vetores novos e aprimorados para doenças tropicais. Esses esforços são conduzidos por investigadores dos EUA e internacionais que recebem apoio do Instituto e por cientistas internos do NIAID e seus colaboradores em todo o mundo. Além disso, o programa Centros Internacionais de Excelência em Pesquisa (ICER) promove e mantém programas de pesquisa em países em desenvolvimento por meio de parcerias com cientistas locais. Os atuais sites do ICER estão localizados em Mali, Índia e Uganda. Enquanto o programa ICER se concentra na pesquisa clínica em doenças infecciosas, como malária e filariose, cada centro tem a capacidade de atender às necessidades de pesquisa e treinamento de maior relevância para a população local. A pesquisa clínica sobre doenças tropicais é amplamente dependente do acesso a populações de pacientes, vetores e patógenos / parasitas em países onde essas doenças são endêmicas, portanto, um objetivo complementar importante do programa do NIAID é fortalecer a capacidade de pesquisa internacional por meio de recursos de pesquisa e apoio científico colaborações e treinamento em pesquisa. Além disso, o NIAID apóia os Centros Internacionais de Excelência para Pesquisa da Malária (ICEMRs). Este programa estabelece uma rede global de centros de pesquisa independentes em ambientes endêmicos de malária para fornecer conhecimento, ferramentas e estratégias baseadas em evidências para apoiar pesquisadores que trabalham em uma variedade de ambientes, especialmente em governos e instituições de saúde.
  • Gripe. O NIAID tem apoiado um programa abrangente de pesquisa sobre infecções por influenza por muitos anos. Em resposta ao surgimento e disseminação da influenza aviária altamente patogênica H5N1 e à ameaça persistente de uma pandemia de influenza, o NIAID expandiu enormemente seu programa de influenza. Uma ampla gama de atividades de pesquisa é apoiada por meio do programa intramural, bolsas e contratos individuais, colaborações com parceiros da indústria e pesquisadores em várias redes de pesquisa, incluindo as Unidades de Avaliação de Vacinas e Tratamento (VTEUs) para a avaliação clínica de produtos candidatos. Os pesquisadores intramurais do NIAID conduzem pesquisas abrangentes e de ponta sobre a influenza, incluindo sua patogênese, imunogenicidade, transmissibilidade e variabilidade genética, investigando as respostas imunes do hospedeiro ao vírus em modelos animais e em humanos, desenvolvendo vacinas para prevenir a influenza, especialmente cepas com potencial pandêmico e estudando a epidemiologia da influenza . Os investigadores do NIAID concluíram recentemente o primeiro estudo de desafio do vírus da gripe voluntário humano realizado nos EUA em mais de uma década. Este trabalho fornece uma base crítica para o desenvolvimento de vacinas e terapêuticas. O NIAID também apóia a rede dos Centros de Excelência em Pesquisa e Vigilância da Gripe (CEIRS). Este programa conduz a vigilância da influenza animal nacional e internacionalmente e se concentra na pesquisa básica para aprimorar nossa compreensão da patogênese, transmissão, evolução e resposta do hospedeiro à influenza. O NIAID também apóia atividades para desenvolver a próxima geração de diagnósticos, vacinas e terapêuticas e antivirais. Os recursos e serviços do NIAID estão disponíveis para apoiar o desenvolvimento do estágio inicial de novas vacinas e candidatos terapêuticos para ajudar a avançá-los durante o processo de desenvolvimento de produtos. Os projetos em andamento incluem a pesquisa para desenvolver uma vacina de "epítopo comum" contra a gripe e terapêuticas que protegem contra todas as cepas de influenza importantes do ponto de vista médico, abordagens de biologia para identificar os fatores do hospedeiro necessários para a infecção por influenza para expandir o número de alvos potenciais para o desenvolvimento de novos medicamentos e pesquisas clínicas.
  • Genômica e tecnologias avançadas. Campos de pesquisa como genômica, proteômica e bioinformática são uma grande promessa para o desenvolvimento de novos diagnósticos, terapêuticas e vacinas para tratar e prevenir doenças infecciosas e imunomediadas. O NIAID assumiu um compromisso significativo de apoiar e incentivar a pesquisa de tecnologias avançadas nos laboratórios do Instituto e na comunidade científica. Ferramentas sofisticadas estão sendo usadas para determinar a composição genética de patógenos causadores de doenças, para analisar discrepâncias entre cepas de patógenos e para avaliar como as respostas do sistema imunológico diferem. Além disso, os dados gerados por meio de iniciativas apoiadas pelo NIAID estão sendo disponibilizados rapidamente para a comunidade de pesquisa. O objetivo final do programa de genômica e tecnologias avançadas do NIAID é permitir que os pesquisadores usem esses dados para buscar novas descobertas sobre as causas, o tratamento e a prevenção final de doenças infecciosas e imunomediadas.
  • Doenças sexualmente transmissíveis (DSTs). Mais de 15 milhões de americanos a cada ano adquirem outras doenças infecciosas além da AIDS por meio do contato sexual. DSTs como gonorreia, sífilis, clamídia, herpes genital e papilomavírus humano podem ter consequências devastadoras, especialmente para jovens adultos, mulheres grávidas e bebês recém-nascidos. Cientistas apoiados pelo NIAID em Centros de Pesquisa Cooperativa de DST, laboratórios internos do NIAID e outras instituições de pesquisa estão desenvolvendo melhores testes diagnósticos, melhores tratamentos e vacinas eficazes para DSTs.
  • Desenvolvimento de vacinas. Vacinas eficazes contribuíram enormemente para melhorias na saúde pública nos Estados Unidos e em todo o mundo durante o século passado. A pesquisa conduzida e apoiada pelo NIAID resultou em vacinas novas ou aprimoradas para uma variedade de doenças graves, incluindo raiva, meningite, coqueluche, hepatite A e B, varicela e pneumonia pneumocócica, para citar alguns. O NIAID apóia as Unidades de Avaliação de Vacinas e Tratamento (VTEUs) para o teste clínico de novas vacinas e tecnologias de vacinas em vários centros médicos dos EUA. Muitas vacinas estão atualmente em desenvolvimento nos laboratórios internos do NIAID, incluindo vacinas para prevenir AIDS, influenza pandêmica, doenças respiratórias infantis, dengue e malária.
  • Descoberta e desenvolvimento de adjuvantes. Há uma necessidade crítica para a identificação e caracterização de novos adjuvantes para aumentar a imunidade e aumentar a eficácia de vacinas novas ou existentes. O NIAID apóia um programa de adjuvante robusto, tanto na descoberta quanto no desenvolvimento, com o objetivo final de avançar os adjuvantes candidatos ao licenciamento para uso humano.
  • Pesquisa e Desenvolvimento de Medicamentos. O desenvolvimento de terapias para tratar doenças infecciosas e imunológicas é um componente chave da missão do NIAID. Em colaboração com a indústria, academia, organizações sem fins lucrativos e outras agências governamentais, o NIAID estabeleceu programas de pesquisa para facilitar o desenvolvimento de medicamentos, incluindo programas de triagem para identificar compostos com potencial para uso como agentes terapêuticos, instalações para realizar testes pré-clínicos de medicamentos promissores e redes de ensaios clínicos para avaliar a segurança e eficácia de medicamentos e estratégias terapêuticas em humanos.
  • Resistência antimicrobiana. O NIAID financia e conduz pesquisas abrangentes para estudar a resistência antimicrobiana dos principais patógenos virais, bacterianos, fúngicos e parasitários. Os projetos incluem pesquisa básica sobre os mecanismos causadores de doenças de patógenos, interações patógeno-hospedeiro e os mecanismos moleculares responsáveis ​​pela resistência a medicamentos, bem como pesquisa translacional para desenvolver e avaliar produtos novos ou aprimorados para diagnóstico, intervenção e prevenção de doenças. O NIAID apóia ensaios clínicos que avaliam antimicrobianos novos e existentes e novas vacinas relevantes para infecções resistentes a medicamentos por meio de pesquisas intramurais de ponta e instalações de ensaios clínicos, iniciativas direcionadas ao NIAID e redes de ensaios clínicos, que incluem os Grupos de Ensaios Clínicos de AIDS em Adultos, a Vacina e Unidades de Avaliação de Tratamento e Grupo de Liderança de Resistência a Antibacterianos (ARLG). Estabelecido em 2013, o ARLG desenvolve, projeta, implementa e gerencia uma agenda de pesquisa clínica para aumentar o conhecimento sobre resistência antibacteriana. O ARLG visa o avanço da pesquisa por meio da construção de ensaios transformacionais que mudarão a prática clínica e reduzirão o impacto da resistência antibacteriana.
  • Minoria e Saúde da Mulher. Algumas das doenças estudadas pelo NIAID afetam desproporcionalmente mulheres e populações minoritárias. O Instituto continua comprometido com a inclusão de minorias e mulheres em todos os aspectos de sua agenda científica, desde o recrutamento de populações especiais em estudos clínicos até a realização de pesquisas biomédicas por pesquisadores de minorias e mulheres. A Divisão de Atividades Extramuros do NIAID patrocina atividades destinadas a eliminar as disparidades de saúde contínuas entre essas populações. Através dos esforços da Divisão, atividades são desenvolvidas para encorajar avanços científicos na pesquisa de sexo e diferenças de gênero, e para encorajar o treinamento de pesquisadores que enfocam a saúde de mulheres e meninas, e para estimular o treinamento e desenvolvimento de pesquisadores de populações historicamente subrepresentada em pesquisa biomédica nos Estados Unidos. A Divisão também desenvolve iniciativas de treinamento inovadoras para aumentar o número de cientistas de diversas origens, apoiando o treinamento em pesquisa de graduação, pós-graduação e pós-graduação em doenças imunológicas e infecciosas. Os resultados da pesquisa do NIAID são disseminados para diversas comunidades carentes por meio das atividades de extensão do Instituto, que se concentram em HIV / AIDS, asma, doenças sexualmente transmissíveis e doenças autoimunes.

Resistência a medicamentos antivirais para influenza

Quando um medicamento antiviral é totalmente eficaz contra um vírus, diz-se que esse vírus é suscetível a esse medicamento antiviral. Os vírus da gripe mudam constantemente e, às vezes, podem mudar de maneira que podem fazer com que os medicamentos antivirais não funcionem bem ou nem funcionem contra esses vírus. Quando um vírus influenza muda no local ativo onde um medicamento antiviral atua, esse vírus mostra suscetibilidade reduzida a esse medicamento antiviral. A suscetibilidade reduzida pode ser um sinal de potencial resistência aos medicamentos antivirais. Os medicamentos antivirais podem não funcionar tão bem em vírus com suscetibilidade reduzida. Os vírus da gripe podem apresentar suscetibilidade reduzida a um ou mais medicamentos antivirais da gripe.

Nos Estados Unidos, existem quatro medicamentos antivirais aprovados pela FDA e recomendados pelo CDC nesta temporada. Três são medicamentos antivirais inibidores da neuraminidase: oseltamivir (disponível como uma versão genérica ou sob o nome comercial Tamiflu & reg) para administração oral, zanamivir (nome comercial Relenza & reg) para inalação oral usando um dispositivo inalador e peramivir (nome comercial Rapivab & reg) para administração intravenosa. O quarto é um inibidor da endonuclease dependente do cap (CEN), baloxavir marboxil (nome comercial Xofluza & reg) para administração oral, aprovado para uso nos Estados Unidos durante a temporada de 2018-2019 pelo FDA em outubro de 2018.

Há outra classe de medicamentos antivirais para influenza (amantadina e rimantadina) chamados adamantanos (que têm atividade apenas contra os vírus influenza A) que não são recomendados para uso nos Estados Unidos no momento devido à resistência antiviral generalizada nos vírus influenza A circulantes.

Quão difundidas estão a sensibilidade reduzida e a resistência antiviral nos Estados Unidos?

Nos Estados Unidos, a maioria dos vírus da gripe recentemente circulantes tem sido totalmente suscetível aos medicamentos antivirais inibidores da neuraminidase e ao baloxavir. Por outro lado, muitos vírus da gripe A são resistentes aos medicamentos adamantanos, por isso não são recomendados para uso no momento.

Como ocorre a redução da suscetibilidade e da resistência antiviral?

Os vírus da gripe estão em constante mudança; podem mudar de uma estação para a outra e podem até mesmo mudar no decorrer de uma estação de gripe. À medida que um vírus da gripe se replica (ou seja, faz cópias de si mesmo), a composição genética pode mudar de uma forma que resulta no vírus se tornando menos suscetível a um ou mais dos medicamentos antivirais usados ​​para tratar ou prevenir a gripe. Os vírus da gripe podem se tornar menos suscetíveis aos medicamentos antivirais espontaneamente ou surgir durante o curso do tratamento antiviral. Os vírus menos suscetíveis ou resistentes variam em sua capacidade de transmissão a outras pessoas.

Como são detectadas a suscetibilidade reduzida e a resistência antiviral?

O CDC testa rotineiramente os vírus da gripe coletados por meio de vigilância doméstica e global para ver se eles têm indicações de suscetibilidade reduzida a qualquer um dos medicamentos antivirais da gripe aprovados pelo FDA, pois isso pode sugerir o potencial de resistência antiviral. Esses dados informam recomendações de políticas públicas de saúde sobre o uso de antivirais contra gripe.

A detecção de suscetibilidade reduzida e resistência antiviral envolve vários testes laboratoriais, incluindo ensaios funcionais específicos e técnicas moleculares (sequenciamento e piro-sequenciação) para procurar alterações genéticas que estão associadas à suscetibilidade antiviral reduzida.

Como o CDC se preparou para testar a sensibilidade reduzida e resistência antiviral ao novo baloxavir antiviral da gripe?

A Divisão de Influenza do CDC & rsquos tomou medidas laboratoriais específicas para incorporar o novo medicamento antiviral baloxavir à vigilância virológica de rotina. Isso inclui a criação e validação de novos ensaios para determinar a suscetibilidade ao baloxavir e o treinamento de laboratoristas para realizar testes de suscetibilidade ao baloxavir.

Os vírus da influenza sazonal A e B em humanos, bem como vários vírus da influenza A que circulam em animais, foram testados para estabelecer a suscetibilidade ao baloxavir. Além disso, foi testada a suscetibilidade de outros vírus influenza distantemente relacionados ao baloxavir. O CDC também está colaborando com a Associação de Laboratórios de Saúde Pública (APHL) e o Wadsworth Center NYSDOH, um Centro Nacional de Referência da Influenza (NIRC), para estabelecer a capacidade de testes laboratoriais para suscetibilidade ao baloxavir. O CDC treinou funcionários nessas organizações parceiras para usar o novo método do CDC & rsquos para avaliar a suscetibilidade ao baloxavir.

O que é resistência ao oseltamivir e o que a causa?

Os vírus da gripe estão em constante mudança (para obter mais informações, consulte Como o vírus da gripe pode mudar. As alterações que ocorrem nos vírus da gripe circulantes geralmente envolvem as estruturas dos vírus e duas proteínas de superfície primárias: neuraminidase (NA) e hemaglutinina (HA). (Ver imagem abaixo para uma visualização de um vírus da gripe e suas proteínas de superfície HA e NA.)

O oseltamivir é o medicamento antiviral mais comumente prescrito nos Estados Unidos, usado para tratar a gripe. O oseltamivir é conhecido como um & ldquoNA inibidor & rdquo porque esta droga antiviral se liga às proteínas NA de um vírus da gripe e inibe a atividade enzimática dessas proteínas. Ao inibir a atividade de NA, o oseltamivir impede que os vírus da gripe se espalhem das células infectadas para outras células saudáveis.

Se as proteínas NA de um vírus da gripe mudarem, o oseltamivir pode perder sua capacidade de se ligar e inibir a função das proteínas NA do vírus e rsquos. Isso resulta em & ldquooseltamivir resistência & rdquo (não suscetibilidade). Uma alteração genética específica conhecida como mutação & ldquoH275Y & rdquo é a única mutação conhecida que confere resistência ao oseltamivir nos vírus da gripe H1N1 de 2009. A mutação & ldquoH275Y & rsquo torna o oseltamivir ineficaz no tratamento de doenças com o vírus da gripe, impedindo o oseltamivir de inibir a atividade de NA, o que permite que o vírus se espalhe para as células saudáveis. A mutação H275Y também reduz a eficácia do peramivir no tratamento de infecções pelo vírus influenza com esta mutação.

Como o CDC melhora o monitoramento dos vírus influenza para redução da suscetibilidade e resistência antiviral?

O CDC melhora continuamente a capacidade de detectar rapidamente os vírus da influenza com suscetibilidade antiviral reduzida e resistência antiviral por meio de melhorias nos métodos laboratoriais, aumentando o número de locais de vigilância nacional e globalmente e aumentando o número de laboratórios que podem testar a suscetibilidade reduzida e a resistência antiviral. Esforços de vigilância aprimorados forneceram ao CDC a capacidade de detectar vírus resistentes mais rapidamente e habilitaram o CDC a monitorar as tendências de mudança ao longo do tempo.

Como os padrões de suscetibilidade antiviral da influenza mudaram durante a temporada de influenza anterior (2019-2020)?

Os padrões de suscetibilidade antiviral mudaram muito pouco em 2019-2020 em comparação com a temporada anterior (2018-2019). Durante as temporadas de 2018-2019 e 2019-2020, apenas um pequeno número de vírus era resistente ao oseltamivir. A maioria dos vírus da gripe testados durante 2019-2020 continuou a ser suscetível aos medicamentos antivirais recomendados para a gripe pelos Centros para Controle e Prevenção de Doenças (CDC) e pelo Comitê Consultivo em Práticas de Imunização (ACIP) (oseltamivir, zanamivir, peramivir e baloxavir ) A resistência à classe de adamantano de medicamentos antivirais entre os vírus A / H3N2 e A / H1N1 permaneceu generalizada (os vírus influenza B não são suscetíveis aos medicamentos de adamantano).

O CDC conduz vigilância e testes contínuos de vírus influenza para susceptibilidade antiviral reduzida e resistência entre vírus influenza sazonais e novos, e as orientações são atualizadas conforme necessário.

Como não houve mudanças dramáticas nos padrões de suscetibilidade antiviral durante a temporada de gripe 2019-2020, a orientação para a temporada de gripe 2020-2021 sobre o uso de medicamentos antivirais para influenza permanece inalterada. A orientação mais recente para médicos sobre o uso de medicamentos antivirais para influenza está disponível no site do CDC em Antiviral Drugs: Information for Health Professionals.

O que as pessoas podem fazer para se proteger contra os vírus da gripe com suscetibilidade e resistência antiviral reduzidas?

A vacinação anual contra a gripe sazonal é a melhor maneira de reduzir o risco de gripe e suas complicações potencialmente graves. As vacinas contra gripe protegem contra um vírus influenza A (H1N1), um vírus influenza A (H3N2) e um ou dois vírus influenza B (dependendo da vacina). O CDC recomenda que todas as pessoas com 6 meses de idade ou mais sejam vacinadas a cada ano. Se você estiver em um grupo de alto risco de complicações graves relacionadas à gripe e ficar doente com sintomas de gripe, chame seu médico imediatamente, você pode se beneficiar com o tratamento precoce com um antiviral contra influenza. Se você não estiver em alto risco, se possível, fique em casa, não vá ao trabalho, à escola e às outras tarefas quando estiver doente. Isso ajudará a evitar que você espalhe sua doença para outras pessoas. Consulte Informações importantes para pessoas com gripe para obter mais informações.


Reconstrução do vírus da pandemia de influenza de 1918

Os pesquisadores do CDC e seus colegas reconstruíram com sucesso o vírus da gripe que causou a pandemia de gripe de 1918-19, que matou cerca de 50 milhões de pessoas em todo o mundo. Um relatório de seu trabalho, & ldquoCharacterização do ícone externo do vírus pandêmico da gripe espanhola reconstruído de 1918 & rdquo, foi publicado na edição de 7 de outubro de 2005 de Ciência. O trabalho foi uma colaboração entre cientistas do CDC, ícone externo da Escola de Medicina Mount Sinai, do Instituto de Patologia das Forças Armadas e ícone externo do Laboratório de Pesquisa de Aves do Sudeste. As seguintes perguntas e respostas descrevem esta importante pesquisa e questões relacionadas.

Observação: para obter um resumo histórico detalhado deste trabalho, incluindo como foi conduzido, as pessoas envolvidas e as lições aprendidas com ele, consulte A gripe mais mortal: a história completa da descoberta e reconstrução do vírus pandêmico de 1918.

Antecedentes da Pesquisa

Que pesquisa faz o Ciência artigo descreve? Por que isso é importante?

Leia mais sobre como um grupo de especialistas de pesquisadores e caçadores de vírus localizou o vírus perdido de 1918, sequenciou seu genoma e reconstruiu o vírus em um laboratório regulado e altamente seguro no CDC para estudar seus segredos e se preparar melhor para futuras pandemias.

Este relatório descreve a reconstrução bem-sucedida do vírus influenza A (H1N1) responsável pela pandemia de 1918 & ldquoSpanish flu & rdquo e fornece novas informações sobre as propriedades que contribuíram para sua virulência excepcional. Essas informações são críticas para avaliar a eficácia das intervenções de saúde pública atuais e futuras, que podem ser usadas no caso de um vírus semelhante ao de 1918 ressurgir. O conhecimento deste trabalho também pode lançar luz sobre a patogênese dos vírus influenza humanos contemporâneos com potencial pandêmico. O surgimento natural de outro vírus pandêmico é considerado altamente provável por muitos especialistas e, portanto, os insights sobre os mecanismos patogênicos podem e estão contribuindo para o desenvolvimento de intervenções profiláticas e terapêuticas necessárias para se preparar para futuros vírus pandêmicos.

Quais são as razões para fazer esses experimentos?

A pandemia de influenza de 1918-19 matou cerca de 50 milhões de pessoas em todo o mundo, muito mais do que as pandemias subsequentes do século XX. As propriedades biológicas que conferem virulência aos vírus da gripe pandêmica não têm sido tradicionalmente bem compreendidas e justificam estudos adicionais. Pesquisas para entender melhor como os genes individuais do vírus da pandemia de influenza de 1918 contribuem para o processo da doença fornecem informações importantes sobre a base da virulência. Esse tipo de informação tem ajudado as autoridades de saúde a desenvolver estratégias apropriadas para o diagnóstico precoce, tratamento e prevenção, caso surja um vírus pandêmico semelhante. Além disso, essas pesquisas informam o desenvolvimento de princípios gerais com os quais podemos projetar melhor medicamentos antivirais e outras intervenções contra todos os vírus da influenza com virulência aumentada.

Quem financiou o trabalho descrito neste artigo?

O trabalho com o vírus reconstruído de 1918 foi conduzido e apoiado pelo CDC. O Departamento de Agricultura dos Estados Unidos (USDA), os Institutos Nacionais de Saúde (NIH) e o Instituto de Patologia das Forças Armadas (AFIP) forneceram suporte para muitos outros aspectos desta pesquisa.

Quando o CDC começou a pesquisar o vírus de 1918?

Os estudos do CDC do vírus influenza de 1918 foram iniciados em 2004 com o início do teste de vírus contendo subconjuntos dos oito genes do vírus de 1918. Artigos anteriores que descrevem as propriedades de tais vírus foram publicados antes de 2005. A reconstrução de todo o vírus de 1918 foi iniciada em agosto de 2005.

Um vírus H1N1 como o de 1918 poderia ressurgir e causar uma pandemia novamente?

É impossível prever com certeza o surgimento de uma futura pandemia, incluindo um vírus semelhante ao de 1918. A pandemia ocorre quando surge um vírus da gripe para o qual existe pouca ou nenhuma imunidade preexistente na população humana. No entanto, geralmente se pensa que uma pandemia semelhante à de 1918 seria menos grave devido ao advento das vacinas para prevenir a gripe, os atuais medicamentos antivirais para influenza aprovados pela FDA e o sistema de vigilância global da influenza que a Organização Mundial de Saúde mantém.

Os antivirais e vacinas atuais são eficazes contra o vírus H1N1 de 1918?

sim. O oseltamivir (Tamiflu & reg ou genérico) demonstrou ser eficaz contra vírus influenza A (H1N1) semelhantes e espera-se que seja eficaz contra o vírus H1N1 1918. Outros antivirais (zanamivir, peramivir e baloxavir) não foram testados contra este vírus específico, mas espera-se que também sejam eficazes. As vacinas contendo 1918 HA ou outras proteínas subtipo H1 HA foram eficazes na proteção de camundongos contra o vírus 1918 H1N1. Espera-se que a vacinação com as vacinas atuais contra a influenza sazonal forneça alguma proteção em humanos, uma vez que as vacinas contra a influenza sazonal fornecem algum nível de proteção contra o vírus H1N1 1918 em camundongos.

Estão em curso novos profiláticos e terapêuticos que poderiam ser eficazes contra o vírus de 1918?

Os cientistas continuam a trabalhar no desenvolvimento de novos antivirais que podem ser eficazes contra um vírus do tipo 1918. A reconstrução do vírus pandêmico H1N1 de 1918 e estudos subsequentes que se seguiram mostraram que os genes da polimerase de 1918 contribuem para a replicação eficiente do vírus pandêmico. Essa percepção identificou um importante fator de virulência no estudo da gripe que agora é direcionado para o desenvolvimento de compostos antivirais. Portanto, novos inibidores da polimerase prometem adicionar opções de gerenciamento clínico contra infecções pelo vírus da influenza no futuro.

Precauções de biossegurança

O público estava em risco com os experimentos feitos com esse vírus?

O trabalho descrito neste relatório foi realizado usando rigorosas precauções de biossegurança e biossegurança que são projetadas para proteger os trabalhadores e o público da possível exposição a este vírus (por exemplo, da liberação acidental do vírus no meio ambiente). O vírus de 1918 usado nesses experimentos já foi destruído no CDC e não representa nenhum risco contínuo para o público.

Quais precauções de biossegurança e biossegurança para proteger os trabalhadores de laboratório e o público estavam em vigor enquanto este trabalho estava sendo feito?

Antes dos experimentos serem iniciados, duas camadas de aprovação interna do CDC foram conduzidas: uma revisão do Comitê de Biossegurança Institucional e uma revisão do Comitê de Uso e Cuidado com Animais. Todos os vírus contendo um ou mais segmentos gênicos do vírus influenza de 1918 foram gerados e manipulados de acordo com as diretrizes de biossegurança da recomendação provisória do CDC-NIH para aumentar o nível de biossegurança Laboratório de trabalho envolvendo vírus da gripe humana não contemporâneos. Embora o vírus de 1918 não tenha sido designado como um agente selecionado no momento em que este trabalho foi realizado, todos os procedimentos foram realizados usando os elementos de biossegurança elevados exigidos pelo programa CDC & rsquos Select Agent. O Comitê Consultivo Técnico Intra-governamental para Agentes Selecionados e Toxinas recomendou que o vírus influenza de 1918 reconstruído fosse adicionado à lista de agentes selecionados do HHS em 30 de setembro de 2005. Seguindo esta recomendação, o CDC alterou seus regulamentos e designou todas as formas competentes de replicação reconstruída do Vírus da influenza pandêmica de 1918 contendo qualquer porção das regiões codificantes de todos os oito segmentos gênicos (vírus da influenza de 1918 reconstruído) como um agente selecionado.

Quais são as práticas de biossegurança adequadas e as condições de contenção para trabalhar com a cepa de influenza de 1918?

As práticas, procedimentos e instalações do Nível de Biossegurança 3 ou Nível de Biossegurança Animal 3, além de melhorias que incluem procedimentos especiais (discutidos na próxima pergunta abaixo), são recomendados para trabalhar com a cepa de 1918. Existem quatro níveis de biossegurança que correspondem ao grau de risco apresentado pela pesquisa e envolvem níveis graduais de proteção para o pessoal, o meio ambiente e a comunidade. O Nível de Biossegurança 4 fornece as condições de contenção mais rigorosas e o Nível de Biossegurança 1 as menos rigorosas. Esses níveis de biossegurança consistem em uma combinação de práticas e técnicas laboratoriais, equipamentos de segurança e instalações laboratoriais adequadas para as operações realizadas. Os critérios específicos para cada nível de biossegurança são detalhados na publicação Biosafety in Microbiological and Biomedical Laboratories do CDC / NIH.

O que é o nível de biossegurança 3 & ldquoenhanced & rdquo? Quais são os aprimoramentos específicos usados ​​para trabalhar com a cepa de influenza de 1918?

Uma instalação de Nível de Biossegurança 3 com melhorias específicas inclui barreiras primárias (armários de segurança, câmaras de isolamento, luvas e aventais) e secundárias (construção da instalação, tratamento de filtração HEPA do ar de exaustão) para proteger os trabalhadores do laboratório e o público da exposição acidental. Os procedimentos adicionais específicos (& ldquoenhanced & rdquo) usados ​​para trabalhar com a cepa de 1918 incluem:

  • Cumprimento rigoroso de proteção respiratória adicional e protocolos de troca de roupas
  • Uso de pressão negativa, respiradores com filtro HEPA ou respiradores purificadores de ar positivos (PAPRs)
  • Uso de filtragem HEPA para tratamento de ar de exaustão e
  • Alteração das práticas de pessoal para incluir chuveiros pessoais antes de sair do laboratório.

Mais detalhes sobre as recomendações de biossegurança para o trabalho com vários vírus da gripe humana e animal, incluindo o vírus de 1918, podem ser encontrados na orientação provisória do CDC / NIH para esse trabalho em Recomendação provisória do CDC-NIH para aumentar o nível de biossegurança Laboratório de Trabalho Envolvendo Influenza Humana Não Temporária Vírus.

Como esses experimentos foram conduzidos com segurança usando a contenção fornecida pelo BSL-3 com aprimoramentos?

Laboratórios altamente treinados trabalharam com a cepa do vírus influenza de 1918 com segurança, usando a contenção aprimorada com BSL-3. Os pesquisadores do CDC recebem treinamento especializado e passam por um rigoroso processo de liberação de biossegurança (e segurança). Pelo trabalho relatado no Ciência Neste artigo, o pesquisador líder do CDC forneceu relatórios semanais de rotina para os funcionários administrativos do CDC, incluindo o Agency & rsquos Chief Science Officer, e foi instruído a notificar os funcionários da agência imediatamente sobre quaisquer preocupações relacionadas à biossegurança ou biossegurança.

Uma instalação BSL-3 com melhorias específicas inclui barreiras primárias (gabinetes de segurança, gabinetes de isolamento, luvas, aventais) e secundárias (construção de instalações) para proteger os trabalhadores do laboratório e o público da exposição acidental. Aprimoramentos específicos incluem requisitos de mudança de roupa e saída do chuveiro, e o uso de um respirador purificador de ar alimentado (trajes de meio corpo PAPR). As barreiras primárias e secundárias mais as práticas de segurança pessoal adicionais fornecem contenção apropriada para a realização de tais pesquisas de influenza.O CDC avaliou os estudos específicos a serem conduzidos, bem como a equipe científica altamente experiente que conduziu a pesquisa e concluiu que este trabalho poderia prosseguir sob a contenção do BSL-3 com aprimoramentos.

Por que a contenção aprimorada com BSL-3 foi usada para trabalhar no vírus H1N1 de 1918 quando a maioria dos vírus da gripe humana do subtipo H1N1 são tratados sob contenção muito menos rigorosa?

As medidas de biossegurança adequadas para trabalhar um determinado patógeno dependem de uma série de fatores, incluindo experiência anterior com o patógeno ou patógenos semelhantes, a virulência e transmissibilidade do patógeno, o tipo de experimento e a disponibilidade de vacinas e / ou medicamentos antimicrobianos eficazes contra o patógeno. Antes da reconstrução do vírus de 1918, o CDC avaliou cuidadosamente os estudos específicos a serem conduzidos e concluiu que essa pesquisa poderia ser realizada com segurança sob contenção aprimorada com BSL-3. Todos os vírus contendo um ou mais segmentos gênicos do vírus influenza de 1918 foram gerados e manipulados em condições de laboratório de alta contenção (BSL 3), de acordo com as diretrizes do NIH e CDC. As recomendações para os níveis de biossegurança são feitas por um painel de especialistas e são seguidas de forma rigorosa.

Um nível mais alto de contenção (nível de biossegurança 4) é utilizado para trabalhar com patógenos novos ou exóticos para os quais não há tratamento ou vacina. Este não é o caso do vírus de 1918. Descendentes do vírus da gripe de 1918 ainda circulam hoje, e as vacinas da gripe sazonal atuais fornecem alguma proteção contra o vírus de 1918. Além disso, dois tipos de medicamentos antivirais, rimantadina (Flumadine) e oseltamivir (Tamiflu & reg ou genérico) demonstraram ser eficazes contra vírus influenza A (H1N1) semelhantes e espera-se que sejam eficazes contra o vírus 1918 H1N1. Outros antivirais (zanamivir, peramivir e baloxavir) não foram testados contra este vírus específico, mas também se espera que sejam eficazes.

O projeto físico e de engenharia da contenção aprimorada com BSL-3 é muito semelhante ao usado em laboratórios BSL-4. O laboratório BSL-3 também possui controle direcional de fluxo de ar de última geração que filtra o ar de saída, e todos os resíduos são autoclavados ou descontaminados antes de saírem da área de trabalho, evitando o escape de agentes infecciosos.

Problemas de biossegurança

A geração do vírus da pandemia de influenza espanhola de 1918, contendo a sequência codificadora completa dos oito segmentos de genes virais, violou a Convenção de Armas Biológicas?

Não. O Artigo I da Convenção de Armas Biológicas (BWC) permite especificamente a pesquisa microbiológica para fins profiláticos, de proteção ou outros fins pacíficos. O Artigo X do BWC incentiva a & ldquofulltroca mais completa possível de & hellips informações científicas e tecnológicas & rdquo para o uso de agentes biológicos para a prevenção de doenças e outros fins pacíficos. Além disso, o Artigo X do BWC estabelece que o BWC não deve impedir o desenvolvimento tecnológico no campo das atividades bacteriológicas pacíficas. Como o surgimento de outro vírus pandêmico é considerado provável, senão inevitável, a caracterização do vírus de 1918 pode nos permitir reconhecer a ameaça potencial representada por novas cepas de vírus da gripe e lançar luz sobre as contramedidas profiláticas e terapêuticas que serão necessárias para controlar vírus pandêmicos.

O relatório forneceu uma & ldquoblueprint & rdquo para os bioterroristas desenvolverem e desencadearem uma pandemia devastadora no mundo?

Não. Este relatório não fornece um plano para o bioterrorista desenvolver uma cepa de influenza pandêmica. O sistema de genética reversa que foi usado para gerar o vírus de 1918 é uma técnica de laboratório amplamente utilizada. Embora haja preocupações de que essa abordagem possa ser potencialmente mal utilizada para fins de bioterrorismo, também há benefícios potenciais claros e significativos em compartilhar essas informações com a comunidade científica: a saber, facilitar o desenvolvimento de intervenções eficazes, fortalecendo assim a saúde pública e a segurança nacional.

O vírus influenza de 1918 é um agente seleto?

O Comitê Consultivo Técnico Intra-governamental para Agentes Selecionados e Toxinas se reuniu em 30 de setembro de 2005 e recomendou que o vírus influenza de 1918 reconstruído fosse adicionado à lista de agentes selecionados do HHS. Seguindo esta recomendação, o CDC alterou seus regulamentos e designou todas as formas competentes de replicação reconstruídas do vírus da pandemia de influenza de 1918 contendo qualquer porção das regiões codificantes de todos os oito segmentos gênicos (vírus da influenza de 1918 reconstruído) como um agente selecionado.

O que é o programa Select Agent?

Os Centros de Controle e Prevenção de Doenças (CDC) regulamentam a posse, o uso e a transferência de agentes e toxinas selecionados que têm o potencial de representar uma grave ameaça à saúde e segurança públicas. O Programa de Agente Selecionado do CDC supervisiona essas atividades e registra todos os laboratórios e outras entidades nos Estados Unidos da América que possuem, usam ou transferem um agente ou toxina selecionado.


Visao geral

Estima-se que os vírus da gripe causem infecções sintomáticas em 3-11% da população dos EUA anualmente e doença grave em cerca de 1,5% dos infectados. Embora vários medicamentos agora disponíveis possam limitar a gravidade de uma infecção por influenza, a vacinação anual continua a ser a abordagem mais eficaz para reduzir a carga de doenças causada pelos vírus da influenza.

As vacinas contra influenza atuais incluem vírus influenza inativados divididos, vírus influenza atenuados vivos e antígenos de hemaglutinina recombinante (HA). Cada tipo de vacina tem vantagens e todas protegem contra os dois subtipos de influenza A (H1N1 e H3N2) e pelo menos uma das linhagens de influenza B (Yamagata e Victoria) responsáveis ​​por infecções sazonais em humanos.

A fabricação de vacinas contra influenza inativadas divididas geralmente envolve a propagação de vírus vacinais candidatos (CVVs) em ovos ou células de mamíferos, enquanto as vacinas HA recombinantes são produzidas usando células de insetos. Apesar dessas diferenças, ambos os produtos são padronizados com base no conteúdo do antígeno HA, pois as respostas contra o HA se correlacionam bem com a proteção.

A cada temporada, vários desafios interligados podem afetar a eficácia da vacina contra influenza: 1) Os vírus da influenza estão em constante evolução, o que pode causar variação antigênica e mudança antigênica ocasional nos vírus do tipo A 2) as cepas da vacina devem ser selecionadas com meses de antecedência para cumprir os prazos de fabricação 3) a propagação viral em ovos ou células pode levar a adaptações inesperadas que podem alterar antígenos importantes na vacina.

Embora as vacinas da gripe tenham sido desenvolvidas principalmente para gerar uma resposta imune ótima contra HA, os vírus da gripe possuem um segundo antígeno de superfície menos abundante, a neuraminidase (NA). Como HA, os anticorpos que reconhecem NA podem fornecer proteção combinada e cruzada contra cepas de vírus influenza. NA também evolui e oscila independentemente do HA. Essas propriedades implicam que, ao melhorar a resposta de NA, pode ser possível aumentar a amplitude da cobertura da vacina e mitigar muitos dos desafios anuais que as vacinas contra a gripe enfrentam.

Nas vacinas do vírus da gripe com vírus da gripe dividido inativado e com vírus da gripe atenuado, NA está presente. No entanto, muitos problemas técnicos devem ser resolvidos antes que o componente NA das vacinas anuais possa ser regulamentado. Nosso laboratório está tratando sistematicamente de várias dessas questões para estabelecer uma estrutura para melhorar a capacidade de NA de aumentar a amplitude e a eficácia da vacina anual.


A guerra contra a gripe: descoberta e desenvolvimento de inibidores da sialidase

A ameaça de uma grande pandemia de influenza humana, em particular de cepas altamente agressivas como o H5N1 aviário, enfatizou a necessidade de estratégias terapêuticas para combater esses patógenos. Atualmente, dois inibidores da sialidase (também conhecida como neuraminidase), uma enzima viral que desempenha um papel fundamental no ciclo de vida dos vírus influenza, seriam a base das estratégias farmacológicas no caso de tal pandemia. Este artigo fornece uma perspectiva histórica sobre a descoberta e o desenvolvimento dessas drogas - zanamivir e oseltamivir - e destaca o valor do desenho de drogas com base na estrutura neste processo.

O surgimento do vírus influenza aviário H5N1 extremamente agressivo, em particular na Ásia, tornou a probabilidade de uma pandemia de influenza humana e o possível impacto socioeconômico uma grande preocupação mundial 1,2,3. O aparecimento do H5N1 e as mortes humanas que ele já causou aumentaram a consciência da população em geral e dos governos sobre a ameaça do vírus da gripe, na medida em que muitos governos implementaram planos de preparação e medicamentos anti-gripe disponíveis estão sendo armazenado.

Historicamente, os primeiros medicamentos disponíveis para o tratamento da gripe foram os inibidores da proteína do canal iônico M2 à base de adamantano, a rimantidina e a amantadina 4,5. Esses compostos só têm sido úteis no tratamento da infecção por influenza A, pois apenas as cepas A do vírus possuem proteínas do canal iônico M2 4,5,6,7. Embora ambas as drogas possam ser eficazes contra a infecção pelo vírus influenza A, há relatos de que causam efeitos colaterais no SNC 5,6 e deram origem ao rápido surgimento de cepas virais resistentes a drogas 7.

Dadas essas questões, tem havido um esforço considerável em todo o mundo para descobrir novos agentes terapêuticos contra todos os tipos de influenza, e várias revisões valiosas relacionadas aos aspectos do vírus da influenza foram publicadas (por exemplo, Refs 8-11). Aqui, depois de fornecer algumas informações básicas sobre o vírus influenza e suas principais glicoproteínas de superfície, este artigo descreve a descoberta e o desenvolvimento de inibidores da sialidase do vírus influenza (também conhecido como neuraminidase / exo-α-sialidase EC 3.2.1.18), que estão agora no vanguarda das defesas contra uma pandemia de gripe. Os esforços concentrados para desenvolver tais drogas usando informações estruturais começaram na década de 1980 e fornecem um dos primeiros exemplos da aplicação do projeto de drogas com base na estrutura.

O vírus da gripe pertence à família ortomixoviridae, que é subdividida em três tipos sorologicamente distintos: A, B e C. Apenas o vírus da gripe A e B parecem ser motivo de preocupação como patógenos humanos, pois o vírus da gripe C não parece causar doença significativa 12, 13 A classificação posterior do vírus influenza é baseada nas propriedades antigênicas de suas glicoproteínas de superfície hemaglutinina e sialidase 14 (Fig. 1), ambas essenciais para o prosseguimento da infecção (Fig. 2). Essas glicoproteínas de superfície são proteínas que reconhecem carboidratos e, em humanos, reconhecem o ácido siálico Nácido -acetilneuramínico (Neu5Ac que tem as formas α e β quando não conjugado com o composto 1, Fig. 3), que é tipicamente associado como a unidade de carboidrato terminal ligada a a do trato respiratório superior e glicoconjugados associados ao pulmão 13,15.

uma | Uma visão do trímero de hemaglutinina do vírus da gripe complexado com Nácido -acetilneuramínico (Neu5Ac na forma CPK). b | Subunidade monomérica da sialidase do vírus influenza A complexada com Neu5Ac (na forma CPK). O sítio catalítico está localizado próximo ao eixo de pseudo-simetria.

A superfície do vírus influenza A é decorada com três proteínas: uma proteína de canal iônico M2, a lectina hemaglutinina e a enzima sialidase. Normalmente, o vírus da gripe adere à célula hospedeira alvo usando sua glicoproteína de superfície hemagglutinina para reconhecer glicoconjugados, como GD1a, que apresentam terminais ligados a α Nresíduos de ácido -acetilneuramínico (α-Neu5Ac, composto 1a, Fig. 3). O vírus é então endocitado, ocorre a fusão e a maquinaria da célula hospedeira é ativada para produzir os componentes virais necessários. A síntese subsequente de proteína viral e montagem de partículas na célula hospedeira prepara a progênie do vírion para o processo de brotamento para sair da célula hospedeira. A enzima sialidase cliva os resíduos terminais α-Neu5Ac de ambas as glicoproteínas da progênie do vírion recém-sintetizadas, bem como da superfície da célula hospedeira. A ação da sialidase permite que a progênie do vírion agregado à superfície da célula hospedeira elua para longe da célula infectada e busque novas células hospedeiras para infectar. Tanto a hemaglutinina quanto a sialidase foram propostas como potenciais alvos da descoberta de drogas anti-influenza. Conforme descrito no texto principal, o zanamivir e o oseltamivir bloqueiam com eficiência a ação da sialidase e inibem significativamente o mecanismo de liberação. A proteína do canal iônico M2 do vírus influenza A também foi alvo de uma classe de medicamentos denominados adamantanos, que incluem amantadina e rimantadina. Por último, a ribavirina também demonstrou inibir a replicação do vírus ao atuar na função da RNA polimerase.

1a, α-Nácido -acetilneuramínico (α-Neu5Ac) 1b, β-anômero de Neu5Ac 2a, 2-desoxi 2,3-didesidro Neu5Ac (Neu5Ac2en) 2b, N-trifluoroacetilado derivado de Neu5Ac 3, 2-desoxi-α-Neu5Ac 4, 4-amino-4-desoxi-NeuAc2en 5, 4-desoxi-4-guanidino-Neu5Ac2en, agora conhecido como zanamivir 6, derivado azida de 4 e 5 7 , ácido urônico 8, carboxilato de oseltamivir (GS 4071) 9, peramivir 10, uma pirrolidina, A-315675 (Ref. 54) 11, oseltamivir (GS 4104) 12, zanamivir divalente.

A hemaglutinina é composta por três subunidades idênticas (Fig. 1a) e está ancorada na membrana lipídica do vírus 13. Essa glicoproteína parece ter dois papéis importantes. O primeiro é fornecer um ponto inicial de contato para o vírus para os glicoconjugados de superfície da célula hospedeira alvo por resíduos de Neu5Ac terminais α-cetosidicamente ligados 10,16,17. A segunda é desencadear o processo de internalização do vírus por meio da fusão do envelope viral com a célula hospedeira 10,18. Uma infinidade de estruturas hemaglutinina do vírus influenza foi determinada, bem como as estruturas de vários complexos hemaglutinina-ligante 19,20,21,22.

A sialidase do vírus influenza é uma enzima composta por quatro subunidades idênticas que também está ancorada na membrana viral 23. A enzima é uma exoglicidrolase e cliva os resíduos de Neu5Ac α-cetosidicamente ligados que cobrem as extremidades de vários glicoconjugados 11. O significado da ação da sialidase é que ela auxilia no movimento de partículas virais através do trato respiratório superior, bem como na liberação de descendentes de vírions de células infectadas 24,25. Várias estruturas cristalinas da sialidase do vírus influenza, incluindo uma série de complexos da sialidase do vírus influenza com Neu5Ac (Fig. 1b) e seus derivados, foram determinadas 26,27,28.

Os papéis essenciais, embora às vezes controversos, desempenhados por ambas as glicoproteínas de superfície no ciclo de vida infeccioso do vírus (Fig. 2), juntamente com um corpo significativo de informações estruturais disponíveis, forneceram oportunidades interessantes para a descoberta baseada na estrutura racional de agentes anti-influenza 11,29. O programa de descoberta de drogas anti-influenza baseado em estrutura de maior sucesso surgiu do direcionamento da função sialidase. Este artigo descreve os aspectos da descoberta do primeiro inibidor potente da sialidase do vírus da gripe - e agora um medicamento anti-influenza inalado disponível comercialmente - zanamivir (Relenza GlaxoSmithKline) 30, e a descoberta do medicamento oseltamivir oralmente biodisponível subsequentemente aprovado (Tamiflu Gilead / Roche ) 31. Abordagens mais recentes para descobrir inibidores de sialidase de próxima geração para combater a infecção por influenza, particularmente a influenza pandêmica, também são discutidas.

Sialidase do vírus da influenza

Informações funcionais e estruturais sobre a sialidase do vírus influenza têm sido vitais na descoberta de potentes inibidores dessa enzima, e sua bioquímica tem sido objeto de intenso estudo 32,33,34. Como observado acima, acredita-se que a sialidase desempenhe pelo menos dois papéis críticos no ciclo de vida do vírus, incluindo a facilitação da liberação da progênie do vírion (Fig. 2) e a mobilidade geral do vírus no trato respiratório. A sialidase do vírus influenza parece apenas clivar os resíduos de Neu5Ac terminais α-cetosidicamente ligados 35. O mecanismo enzimático (Quadro 1) parece prosseguir através da formação de um putativo cátion sialosil intermediário 33,36 que adota um arranjo de meia cadeira distorcido. Este intermediário pode ser covalentemente capturado pelo sítio ativo da enzima através do ataque nucleofílico de um resíduo de tirosina altamente conservado independente da cepa. Este intermediário catalítico é subsequentemente liberado hidroliticamente como α-Neu5Ac 33 (composto 1a, Fig. 3).

Várias estruturas de cristal de alta resolução de raios-X de sialidase complexadas com vários inibidores de moléculas pequenas foram determinadas, incluindo Neu5Ac (Fig. 4a). Mais surpreendentemente, o sítio ativo consiste em um número de bolsos adjacentes distintos que são revestidos por oito resíduos de aminoácidos altamente conservados que fazem contato direto com Neu5Ac e seus derivados 27 (Fig. 4b). Além disso, existem outros dez resíduos de aminoácidos invariantes em todas as cepas do vírus influenza na vizinhança do sítio ativo que parecem ser importantes principalmente na estabilização da arquitetura do sítio ativo 27,37.

uma | α-Nácido -acetilneuramínico (α-Neu5Ac) ligado em uma conformação semelhante a um barco ao sítio ativo da sialidase do vírus influenza. b | Oito resíduos de aminoácidos invariantes fazem contato direto com Neu5Ac. c | Interações do Neu5Ac com o local ativo da sialidase do vírus influenza A (derivado do software LIGPLOT 67).

Após a ligação, os glicoconjugados contendo Neu5Ac são orientados no local ativo por meio da interação com um agrupamento de três resíduos de arginina e a porção Neu5Ac faz uma série de contatos significativos com os resíduos do local ativo 38,39 (Fig. 4c). Especificamente, a orientação adicional da fração Neu5Ac é facilitada por várias interações adicionais dentro do sítio ativo, incluindo ligação de hidrogênio do oxigênio carbonil do grupo C-5 acetamido para Arg152 e seu N – H para uma molécula de água enterrada. Contatos hidrofóbicos favoráveis ​​para os resíduos Trp178 e Ile222 também são feitos pelo metil do grupo C-5 acetamido. Redes de ligações de hidrogênio adicionais são formadas pelos grupos hidroxila C-8 e C-9 da cadeia lateral de glicerol para os oxigênio carboxilato do resíduo Glu276, enquanto o grupo hidroxila C-4 se associa ao oxigênio carboxilato de Glu119. Todos os resíduos de aminoácidos mencionados acima são totalmente conservados nas cepas naturais do vírus influenza conhecidas até agora 23,37.

Projeto de inibidor baseado em estrutura

Embora vários inibidores da sialidase do vírus influenza tenham sido relatados na literatura antes que as informações estruturais estivessem disponíveis, nenhum mostrou eficácia em um na Vivo modelo (para comentários, ver Refs 11,29,40). A partir desses estudos, o derivado insaturado de Neu5Ac 2-desoxi-2,3-didesidro-NO ácido -acetilneuramínico (Neu5Ac2en composto 2a, Fig. 3), um inibidor micromolar da sialidase do vírus influenza, forneceu o modelo central de inibidor mais potente.

Os primeiros cristais de sialidase foram cultivados com sucesso a partir de proteína purificada e, subsequentemente, cristais mais adequados foram obtidos para fins de difração e resultaram na determinação da estrutura cristalina de raios-X da sialidase do vírus influenza 26,27,37. Esta informação estrutural provou ser valiosa na descoberta e desenvolvimento de zanamivir e oseltamavir, conforme descrito abaixo.

A descoberta e o desenvolvimento do zanamivir. A estrutura de cristal inicial 26,27 da sialidase do vírus influenza tinha uma resolução de ∼ 3,0 Å e, consequentemente, tinha valor limitado no design de drogas com base na estrutura. Portanto, um foco inicial na descoberta de inibidores da sialidase do vírus influenza foi em derivados Neu5Ac semelhantes a substratos, particularmente 2-desoxi-α-D -NDerivados do ácido acetilneuramínico (2-desoxi-α-Neu5Ac) (composto 3, Fig. 3). Com base na compreensão do mecanismo catalítico da enzima 33,40, pensava-se que tais compostos poderiam não ser rapidamente metabolizados e deveriam ser reconhecidos pela enzima como resultado das características do substrato / produto-like do composto 41.

O modelo parental não substituído desta série, 2-desoxi-α-Neu5Ac (composto 3, Fig. 3), foi o primeiro composto produzido pelo grupo von Itzstein a ser avaliado na Vivo em um modelo de camundongo de infecção por influenza por pesquisadores da Glaxo liderados por Charles Penn e Janet Cameron. Este composto mostrou efeitos fracos, mas mensuráveis, em animais infectados com o vírus da gripe. Foi intrigante que 2-desoxi-α-Neu5Ac, mas não o insaturado N-trifluoroacetilado derivado de Neu5Ac (composto 2b, Fig. 3 o mais potente inibidor da sialidase do vírus influenza até o final da década de 1980 42,43,44,45) tinha na Vivo, embora fraca, atividade. A visão geral era que o composto 2b pode ter sofrido tanto do metabolismo 44 quanto da depuração rápida, como demonstrado por outros para o modelo parental, Neu5Ac2en (composto 2a, Fig. 3) 45. Para entender melhor esta observação interessante, Penn, Cameron e colegas reavaliaram Neu5Ac2en em seu modelo de camundongo estabelecido sob condições idênticas àquelas usadas para 2-desoxi-α-Neu5Ac, e demonstrou boa atividade nos experimentos de modelo de camundongo.

Com base nesses experimentos, a escolha do modelo de carboidrato foi alterada. Concomitantemente, refinamento adicional de uma série de estruturas de cristal de sialidase (Caixa 1) no complexo com Neu5Ac e o agora confirmado na Vivo inibidor, Neu5Ac2en, foram concluídos com sucesso. Esta melhoria na resolução estrutural permitiu o início de um esforço de design de drogas baseado em estrutura totalmente desenvolvido com base nessas estruturas de cristal de raios-X. Técnicas de química computacional foram usadas para sondar o sítio ativo da sialidase do vírus influenza em uma tentativa de projetar derivados de Neu5Ac2en estruturalmente modificados que poderiam ser inibidores mais potentes 30,39,46. Além disso, esses estudos estruturais de raios-X identificaram resíduos dentro do sítio ativo que são conservados em sialidases em todos os vírus influenza A e B e forneceram uma oportunidade empolgante para o desenvolvimento de compostos que deveriam ter como alvo todas as cepas de vírus influenza A e B. As interações energeticamente favoráveis ​​entre vários grupos funcionais e os resíduos dentro da bolsa de ligação foram reveladas através da aplicação do software GRID 47. Mais importante ainda, o significado do domínio de ligação do grupo hidroxil Neu5Ac2en C-4 dentro do sítio ativo da sialidase foi percebido. Essa constatação, com outras considerações, direcionou a atenção para a substituição do grupo hidroxila Neu5Ac2en C-4 por um grupo básico, como, em primeira instância, um grupo amino. O derivado Neu5Ac2en 4-substituído, 4-amino-4-desoxi-Neu5Ac2en (composto 4, Fig. 3), foi previsto em 39,46 como tendo maior afinidade para a enzima do que o composto original Neu5Ac2en como resultado da formação de ponte de sal com o aminoácido conservado Glu119.

É importante ressaltar que, com análise posterior, verificou-se que o domínio conservado de ligação do grupo hidroxila Neu5Ac2en C-4 poderia acomodar um grupo funcional básico maior. Esta análise, juntamente com a intuição química, levou à conclusão de que a incorporação de uma funcionalidade maior e mais básica no lugar do grupo hidroxila Neu5Ac2en C-4 era valiosa. Assim, a substituição do grupo C-4 hidroxila por uma funcionalidade guanidinila para fornecer 4-desoxi-4-guanidino-Neu5Ac2en (composto 5, Fig. 3) foi prevista para melhorar significativamente a afinidade para a enzima. Acredita-se que esta melhora na afinidade seja impulsionada por interações entre dois aminoácidos de domínio de ligação C-4 conservados (Glu119 e Glu227) e a porção de guanidinil C-4 básica maior 30,39,46 4-desoxi-4-guanidino-Neu5Ac2en se engaja a maior parte do volume disponível no local ativo da sialidase (Fig. 5).

uma | O inibidor zanamivir é mostrado no modelo CPK em complexo com o vírus influenza A sialidase. b | O carboxilato de oseltamivir envolve o sítio ativo da sialidase por meio de um mecanismo de ajuste induzido. A estrutura cristalina do complexo sialidase-oseltamivir carboxilato do vírus influenza forneceu uma excelente justificativa para explicar por que esse composto pode envolver de forma eficiente o sítio ativo da sialidase 11,31,55. Duas estruturas sobrepostas são mostradas. Em verde está a estrutura de cristal de raios-X dos resíduos de aminoácidos do sítio ativo selecionados da sialidase do vírus influenza no complexo com 2-desoxi 2,3-didesidro-Nácido -acetilneuramínico (Neu5Ac2en composto 2a, Fig. 3) Em branco está a estrutura cristalina de raios-X da sialidase do vírus influenza com os mesmos resíduos de aminoácidos do local ativo selecionados no complexo com carboxilato de oseltamivir (composto 8, Fig. 3). O anel de ciclohexeno do carboxilato de oseltamivir (branco) é orientado dentro do sítio ativo da sialidase de modo que o carboxilato, acetamida e substituinte C-4 interajam com o sítio ativo da sialidase semelhante aos observados para Neu5Ac2en (verde) e derivados, como esperado. No entanto, a complexação do carboxilato de oseltamivir induz Glu276 a adotar uma conformação alternativa que é estabilizada por uma interação carga-carga para Arg224. Este ajuste induzido estabelece uma área hidrofóbica na qual os dois grupos etil do carboxilato de oseltamivir são então bem acomodados. c | Exibição de superfície de Nácido -acetilneuramínico (cores atômicas) e carboxilato de oseltamivir (átomos de carbono em magenta) estruturas de sialidase do vírus da influenza A sobrepostas. O principal resíduo de aminoácido Glu276 que sofre reorientação após a ligação do carboxilato de oseltamivir (veja o texto principal) e Arg224 são mostrados. A mutação His110 (cores atômicas) para Tyr110 (ciano) resulta em resistência ao oseltamivir, pois parece impedir o rearranjo essencial de Glu276. Esses mutantes permanecem sensíveis ao zanamivir, uma vez que este inibidor envolve o Glu276 de maneira idêntica à dos substratos reconhecidos pela enzima (Fig. 4).

As duas moléculas alvo - 4-amino-4-desoxi-Neu5Ac2en e 4-desoxi-4-guanidino-Neu5Ac2en (Fig. 3) - foram sintetizadas usando a chave C-4 azida intermediária 48 (composto 6, Fig. 3). A avaliação desses derivados C-4 como inibidores da sialidase do vírus influenza confirmou que ambos eram inibidores competitivos 30,49. Além disso, ambos os compostos foram considerados inibidores altamente potentes da replicação do vírus para todas as cepas de vírus influenza A e B avaliadas em vitro 30,49,50 e na Vivo 30 No caso da sialidase do vírus influenza A (N2), 4-amino-4-desoxi-Neu5Ac2en inibiu a enzima por um fator 100 vezes maior do que o composto original Neu5Ac2en (4-amino-4-desoxi-Neu5Ac2en: Keu 4 × 10 −8 M Neu5Ac2en: Keu 4 × 10 −6 M) 49. Como esperado, o derivado 4-desoxi-4-guanidino-Neu5Ac2en foi considerado mais potente, com uma afinidade melhorada de até 10.000 vezes em comparação com Neu5Ac2en (4-desoxi-4-guanidino-Neu5Ac2en: Keu 2 × 10 −10 M) 30,49,50.

A determinação da estrutura cristalográfica de raios-X de complexos de inibidor de sialidase do vírus influenza para 4-amino-4-desoxi-Neu5Ac2en e 4-desoxi-4-guanidino-Neu5Ac2en confirmou, em geral, que esses inibidores engajaram o sítio ativo da enzima na ligação prevista modos 30. Especificamente, o grupo 4-amino de 4-amino-4-desoxi-Neu5Ac2en mostrou 30 estabelecer uma ponte de sal com Glu119, e embora 4-desoxi-4-guanidino-Neu5Ac2en exibisse a ligação lateral prevista de 30,46 entre o terminal nitrogênios de guanidinil e o carboxilato de Glu227, Glu119 foram considerados ligeiramente mais removidos 30 do que o proposto e empilhados paralelamente ao grupo guanidinil 38. No entanto, Glu119 ainda está a uma distância próxima o suficiente para interação eletrostática com o grupo guanidinil 30,38.

Fortuitamente, 4-desoxi-4-guanidino-Neu5Ac2en foi considerado altamente seletivo para a sialidase do vírus influenza e exibiu afinidade consideravelmente menor para outras sialidases de diferentes fontes 49. A seletividade dos inibidores da sialidase do vírus influenza tornou-se de interesse crescente como resultado de potenciais efeitos colaterais em pacientes como resultado, em parte, da possível inibição das sialidases humanas endógenas 51.

O inibidor mais potente, 4-desoxi-4-guanidino-Neu5Ac2en (composto 5, Fig. 3), foi selecionado como o principal candidato a fármaco pela Glaxo sob o nome genérico zanamivir. Devido à sua biodisponibilidade oral limitada (devido à sua natureza altamente polar e rápida excreção do composto), foi desenvolvido como uma formulação inalada, que entrega o medicamento diretamente no local primário da infecção. Como o zanamivir era um medicamento de primeira linha, foi necessário um esforço significativo no estabelecimento de medições de ponto final apropriadas do benefício clínico, em cooperação com agências regulatórias como a US Food and Drug Administration (FDA). Após seu sucesso em testes clínicos, o zanamivir foi aprovado em 1999 como o primeiro medicamento anti-influenza direcionado à sialidase, com o nome comercial Relenza.

Descoberta e desenvolvimento do oseltamivir. A descoberta do zanamivir forneceu uma plataforma para outras drogas anti-influenza direcionadas à sialidase. Um trabalho significativo foi realizado em estudos de relação estrutura-atividade com derivados baseados em Neu5Ac e modelos baseados em carboidratos de ácido urônico derivados de N-acetilglucosamina (composto 7, Fig. 3) 52. Além disso, esforços substanciais foram aplicados para o desenvolvimento de inibidores da sialidase do vírus influenza que são baseados em modelos sem carboidratos (para uma revisão, ver Ref. 11). Por exemplo, inibidores potentes e seletivos da sialidase do vírus influenza e da infecção pelo vírus influenza na Vivo foram desenvolvidos com base em uma gama de modelos de núcleo, incluindo ciclohexenos, tais como carboxilato de oseltamivir (composto 8, Fig. 3 originalmente conhecido como GS 4071) 31 ciclopentanos, tais como peramivir 53 (composto 9, Fig. 3) e pirrolidinas, tais como A-315675 (composto 10, Fig. 3) 54. Mais digno de nota foi o desenvolvimento do derivado de ciclohexeno GS 4071 e seu pró-fármaco, oseltamivir, o primeiro inibidor de sialidase ativo por via oral a ser aprovado para o tratamento da gripe.

Na descoberta do GS 4071 foram realizadas análises químicas orgânicas e medicinais sintéticas significativas com base no ciclohexeno funcionalizado e ácido ciclohexano chiquímico e ácido quínico, respectivamente. usado na descoberta de GS 4071 e oseltamivir. Em primeiro lugar, com base em estudos mecanísticos anteriores 33,36,39, o posicionamento da ligação dupla no inibidor para imitar mais de perto o cátion de sialosila do estado de transição putativo (Quadro 1) foi investigado.

Em segundo lugar, a substituição da fração de glicerol de 4-amino-4-desoxi-Neu5Ac2en por um grupo lipofílico foi explorada com base no fato de que a estrutura hidrofóbica da cadeia lateral de glicerol faz contato com a proteína, mesmo que o C-8 e o C-9 grupos hidroxila fazem uma interação bidentada com Glu276. Esta substituição foi tentada na esperança de que a otimização do caráter hidrofóbico levasse a novos inibidores da sialidase com lipofilicidade melhorada, mantendo a atividade do inibidor. A substituição em atacado da cadeia lateral de glicerol por uma fração lipofílica foi contra-intuitiva, pois foi demonstrado (consulte a seção anterior) que o domínio de ligação de glicerol envolveu os grupos hidroxila C-8 e C-9 por meio de interações específicas (Fig. 4c )

A manipulação extensiva da cadeia lateral de alquil, em uma investigação de estrutura-atividade elegante, levou ao desenvolvimento da cadeia lateral de éter 3-pentílico otimizada. Um estudo cristalográfico de raios-X de um complexo sialidase-GS 4071 do vírus influenza mostrou claramente que a arquitetura do sítio ativo havia sido alterada na ligação de GS 4071 (Refs 31,55). Especificamente, Glu276 reorienta para fora do domínio de ligação da cadeia lateral de glicerol para interagir com Arg224 e, ao fazer isso, gera uma área hidrofóbica considerável dentro deste domínio. Esse rearranjo, que não era previsível, forneceu novas oportunidades estimulantes para a descoberta de novos medicamentos anti-influenza baseados em inibidores da sialidase. Embora GS 4071 se ligue de maneira idêntica ao zanamivir e outros derivados de Neu5Ac2en, este ajuste induzido é essencial para o inibidor envolver com sucesso o sítio ativo para fornecer a eficácia potente do inibidor (Fig. 5c).

Terceiro, embora se esperasse que GS 4071 (que é mais lipofílico do que zanamivir) pudesse ter biodisponibilidade oral suficiente, este não foi o caso e, portanto, uma estratégia de pró-fármaco foi usada. Oseltamivir (GS 4104 composto 11, Fig. 3), o pró-fármaco de éster etílico de GS 4071, é prontamente convertido na forma ativa na Vivo pela ação de esterases endógenas. Após seu sucesso em testes clínicos como um tratamento administrado por via oral para a infecção pelo vírus da gripe, o oseltamivir (desenvolvido pela Gilead) foi aprovado no final de 1999 e agora é comercializado pela Roche sob o nome comercial Tamiflu.

Experiência com inibidores de sialidase

À medida que o zanamivir e o oseltamivir chegavam ao mercado, as questões do desenvolvimento de resistência clinicamente significativa e possíveis efeitos colaterais desconhecidos permaneceram sem resposta. Esperava-se que o zanamivir, um medicamento derivado do ácido siálico Neu5Ac de ocorrência natural com funcionalização adicional mínima, não resultasse em mutantes viáveis ​​- já que resíduos de aminoácidos funcionalmente importantes foram direcionados - ou em efeitos colaterais desconhecidos. Até o momento, mais de 8 anos de experiência clínica com zanamivir não forneceram evidências que sugerissem o contrário, embora isso possa ser simplesmente o resultado do uso limitado desse medicamento.

No caso do oseltamivir, que tem sido muito mais amplamente utilizado, surgiu um vírus da influenza mutante viável e resistente 56. Curiosamente, esta mutação tem como alvo e bloqueia efetivamente o rearranjo essencial de Glu276 dentro do sítio ativo da sialidase e, como consequência, a droga reduziu significativamente a afinidade (Fig. 5b). Este vírus resistente ao oseltamivir permanece sensível ao zanamivir 56. Essas experiências podem fornecer algumas evidências de que manter uma forte semelhança com o substrato natural, Neu5Ac, pode reduzir a perspectiva de desenvolvimento de mutantes resistentes aos medicamentos viáveis. Isso ocorre porque quando a ligação da droga depende da reorientação de aminoácidos do sítio ativo ou de interações com aminoácidos não essenciais do sítio ativo, a possibilidade de mutantes de escape pode aumentar. Com relação aos efeitos adversos dos inibidores da sialidase em geral, os únicos efeitos adversos significativos relatados nos últimos 2 anos foram algumas especulações sobre os efeitos neuropsiquiátricos adversos do oseltamivir em certas faixas etárias 57.

À luz da atual ameaça de pandemia e do surgimento de resistência ao oseltamivir, o desenvolvimento de medicamentos anti-influenza de próxima geração deve ser uma alta prioridade. Para esse fim, o FDA dos EUA estabeleceu um programa acelerado para o desenvolvimento de tais medicamentos. Até agora, o FDA forneceu uma designação acelerada para o candidato a peramivir injetável Biocryst (composto 9, Fig. 3). Biota e Sankyo também anunciaram sua intenção de desenvolver um novo inibidor da sialidase do vírus influenza que é um zanamivir divalente (composto 12, Fig. 3), que está atualmente em testes clínicos.

Ambos os desenvolvimentos são importantes porque podem dar origem a alternativas aos medicamentos atualmente disponíveis que podem ser necessários no caso de uma pandemia ou com o aparecimento de resistência significativa aos medicamentos. Um medicamento injetável como o peramivir pode ser de grande valor para pacientes que não podem tomar os comprimidos prontamente ou têm capacidade pulmonar limitada. Além disso, um inibidor da sialidase de ação prolongada, como o zanamivir divalente, que pode reduzir o número de tratamentos necessários para pelo menos uma vez por semana, em comparação com a necessidade atual de duas vezes ao dia, é atraente.

Uma outra consideração importante para o desenvolvimento de inibidores da sialidase de próxima geração é o custo de produção do medicamento. As experiências do desenvolvimento de ambos, zanamivir e oseltamivir, relativamente caros, fornecem informações valiosas para o projeto de inibidores potentes da sialidase do vírus influenza de próxima geração a partir de materiais de partida relativamente baratos, como N-acetilglucosamina 52.

Recentemente, Russell e colegas descreveram que as sialidases do vírus influenza podem ser agrupadas em duas famílias distintas: a saber, sialidases do vírus influenza do Grupo 1 e Grupo 2 58. Foi sugerido que as sialidases do Grupo 1, como N1, da agora infame cepa aviária H5N1, sofrem um rearranjo significativo em torno da chamada alça 150 após a ligação de substratos e inibidores. No apo estruturas das sialidases do vírus influenza do Grupo 1, a alça 150 está em uma orientação mais aberta que apresenta uma cavidade de sítio ativo maior. Essas enzimas complexadas com o inibidor carboxilato de oseltamivir revelam que esse loop 150 eventualmente se fecha para coordenar fortemente o inibidor 58. O fato de haver uma arquitetura de enzima mais aberta no apo e inicialmente as estruturas complexadas com inibidor fornecem novas e excitantes oportunidades para exploração na descoberta de drogas anti-influenza direcionadas à sialidase.

Uma importante questão remanescente é quem financiará o desenvolvimento de tais compostos. É improvável que as empresas farmacêuticas corram para lançar no mercado outro medicamento anti-influenza, principalmente porque já existem dois bons medicamentos disponíveis. Pode ser que governos nacionais ou organizações sem fins lucrativos tenham que apoiar tal desenvolvimento, especialmente se as nações desejarem estocar uma variedade de medicamentos anti-influenza.

A descoberta de drogas alternativas alvos 59,60,61, como a RNA polimerase 59, a proteína hemaglutinina 60 ou a proteína do canal iônico M2 61, que são essenciais no ciclo de vida do vírus, também estão sob investigação e podem, em qualquer uma das terapias de combinação abordagem 61 com os inibidores da sialidase ou por conta própria, fornecer novas classes de medicamentos anti-influenza. A terapia combinada também pode reduzir o potencial de desenvolvimento de resistência 61. Claro, embora os medicamentos anti-influenza ganhem tempo e salvem vidas, o 'Santo Graal' seria o desenvolvimento de uma vacina universal que protegeria contra todas as cepas de vírus influenza do passado, presente e futuro.Muito esforço está sendo feito no desenvolvimento de vacinas melhoradas, entretanto, ainda há um longo caminho a percorrer 62,63. Não há dúvida de que devemos continuar os esforços na descoberta de drogas para vencer a guerra contra esse vírus mortal, ou arriscar outra pandemia potencial que pode resultar em mortalidade semelhante à experimentada entre 1918 e 1919.

Caixa 1 | Mecanismo enzmático da sialidase do vírus influenza

Foi originalmente proposto que o α-sialosídeo 2 C dominante em solução5 O conformador liga-se à sialidase do vírus influenza e é distorcido pelo ambiente do local ativo a partir desta conformação de cadeira em um conformador a-barco (figura). Estudos cristalográficos de raios-X 64,65 de sialidase-Neu5Ac (Ncomplexos de ácido acetilneuramínico) confirmaram a distorção do substrato após a ligação e a formação de uma ponte salina entre o grupo carboxil carregado negativamente do substrato e o cluster triarginil altamente conservado.

A saída do resíduo de aglicona parece ser facilitada pela cepa conformacional resultante através da formação de um intermediário de íon de oxocarbocação, um cátion sialosila, que foi identificado por medições de efeito de isótopo cinético e estudos de modelagem molecular 33,39. Acredita-se que o ambiente carregado negativamente dentro dessa região do sítio catalítico da sialidase estabilize o intermediário carregado 33. Uma molécula de água então reage de uma maneira estereosseletiva com o cátion sialosil intermediário para produzir α-Neu5Ac (composto 1a) como o primeiro produto de liberação que então mutarotates para o anômero β termodinamicamente mais favorável (composto 1b) 33,39.

Alternativamente, foi proposto 11,66 que todas as sialidases, independentemente da origem, podem aprisionar o cátion para formar um intermediário covalente de glicosil-enzima, uma característica comum de retenção de glicohidrolases 66, que é estereoespecificamente hidrolisado para produzir o composto 1a.


Resultados

Eficácia do tratamento antiviral

Já que o fator de conversão do vírus de TCID50/ mL para partículas de vírus infecciosas (α) pode afetar a dinâmica da resistência aos medicamentos, primeiro avaliamos o impacto de α estudando o número de infecções emergentes. Simulamos 1000 infecções tratadas com um adamantano ou NAI iniciadas em t = 0, e inoculado com NV(0) = αV(0) vírions. Determinamos a fração de pacientes que desenvolveram infecção sintomática apesar de terem recebido terapia antiviral preventiva. Definimos uma infecção sintomática como aquela em que o título viral excede o limiar sintomático de 1% do pico do título viral não tratado, conforme definido em [65]. Além disso, assumimos que ambos os vírions de tipo selvagem e resistentes a drogas são idênticos (mesma aptidão), diferindo apenas em sua suscetibilidade ao antiviral (meu ou neu) Estudos sugerem que cepas resistentes a drogas circulantes tendem a ter aptidão equivalente à cepa de tipo selvagem [21, 66, 67]. O efeito da aptidão será examinado em seções posteriores. A Fig 3 mostra o número de infecções revolucionárias em nossas 1000 infecções tratadas simuladas como uma função do fator de conversão, α, para aumentar a eficácia antiviral.

Frações de infecções simuladas (em 1000), resultando em infecções sintomáticas revolucionárias, apesar do tratamento iniciado no início da infecção com adamantanos (linha superior) ou NAIs (linha inferior), assumindo o modelo de mutação completo (coluna da esquerda) ou interno (coluna da direita) como uma função do fator de conversão, α. Assume-se que o vírus mutante e o vírus selvagem têm a mesma aptidão.

Quando ocorreram infecções de ruptura, a carga viral consistia quase exclusivamente em vírus mutantes resistentes aos medicamentos, com títulos virais de tipo selvagem tipicamente permanecendo abaixo do limiar sintomático. Quando α é pequeno, ou seja, quando há poucos vírions por TCID medido50/ mL de lavagem nasal, o número de infecções invasivas é pequeno. Isso ocorre porque a taxa de produção de vírion, αp, é pequeno e oferece menos oportunidades de desenvolvimento de resistência. Como α for aumentado, o número de infecções disruptivas aumenta até atingir um valor máximo. A taxa de produção não é mais um fator limitante aqui e o valor assintótico reflete o equilíbrio entre uma taxa de infecção decrescente e um inóculo viral crescente.

O modelo de mutação interna prevê menos infecções de ruptura para a eficácia de um determinado medicamento do que o modelo de mutação completo. Isso ocorre porque uma mutação interna será transportada apenas pela proteína do núcleo, não pela proteína de superfície, dando ao antiviral uma segunda chance de prevenir sua propagação através da proteína de superfície sensível a drogas. Ambos os modelos de mutação interna e completa prevêem que os adamantanos são melhores do que os NAIs na supressão de infecções causadas pelo surgimento de resistência. Isso ocorre porque os adamantanos agem antes da replicação viral, ao contrário dos NAIs que agem depois, deixando pouca oportunidade para a ocorrência de uma mutação. Curiosamente, a fração de infecções emergentes sob terapia com adamantano devido a uma mutação tardia é aproximadamente equivalente àquela sob terapia com NAI para uma mutação precoce.

Para avaliar o efeito da aptidão da cepa resistente a drogas em relação à sua contraparte de tipo selvagem, variamos a aptidão relativa durante a fixação α = 10 4 virions / [TCID50/ mL], o valor no qual a fração de infecções breakthrough atingiu seu valor assintótico e consistente com uma estimativa desse fator de conversão usado em [38]. Os resultados são mostrados na Fig 4. Talvez a característica mais proeminente desses gráficos seja o limite de adequação claro necessário para produzir qualquer infecção invasiva. Este limite é determinado pelo número reprodutivo básico do modelo, que é o número de infecções secundárias produzidas por uma única célula infectada (consulte Métodos). Essencialmente, o número reprodutivo básico deve ser maior do que um para que a infecção aumente e, quando a aptidão do mutante resistente a drogas é pequena, esse limite não é atingido. Quando o limite é ultrapassado, o número de infecções invasivas aumenta, às vezes de forma bastante dramática. Vemos novamente que, para a eficácia de um determinado medicamento, a suposição de IM produz menos infecções do que a suposição de CM para adamantanos e NAIs. Sob uma suposição de mutação específica e para uma determinada adequação e eficácia do medicamento, os adamantanos são mais eficazes na supressão de infecções do que os NAIs, mas o adamantano CM é equivalente ao NAI IM.

Número de infecções emergentes durante o tratamento com adamantanos (linha superior) e NAIs (linha inferior) sob as suposições de mutação completa (coluna da esquerda) e mutação interna (coluna da direita) em função da aptidão relativa do mutante resistente ao medicamento. O fator de conversão é fixado em α = 10 4 virions / [TCID50/ mL].

Resistência a medicamentos na ausência de tratamento

Sabe-se que a resistência aos medicamentos surge mesmo na ausência de tratamento [68]. Isso ocorre porque uma mutação que confere resistência contra um antiviral quase sempre surge ao longo do curso de uma infecção como resultado de mutações aleatórias [43], mas essa mutação só crescerá a níveis suficientes para ser detectada na eliminação viral de um paciente se sua presença não afeta a aptidão do vírus de forma significativa. Assim, decidimos determinar quais condições permitirão o surgimento de uma cepa resistente a medicamentos, mesmo na ausência de pressão de medicamentos.

A Fig. 5 mostra as três medidas de resistência a drogas descritas em Métodos como uma função da aptidão relativa do mutante na ausência de tratamento com drogas. Para a fração de mutantes no título viral cumulativo (esquerda) e o número total de mutantes (centro), também investigamos o efeito da iniciação da infecção com diferentes misturas de vírus iniciais consistindo em totalmente selvagem, totalmente mutante ou uma mistura contendo 50% de cada.

Fração (esquerda), número total (centro) e tempo de detecção (direita) de mutantes resistentes a medicamentos produzidos em uma infecção por influenza na ausência de tratamento medicamentoso. Os mutantes de Adamantane CM estão em vermelho, os mutantes de adamantano IM em marrom, os mutantes de NAI CM em azul e os mutantes de NAI IM em verde. Mostramos a média de 1000 simulações com barras de erro indicando o desvio padrão (as barras de erro são muito pequenas para serem visíveis nos dois gráficos à esquerda).

Na ausência de tratamento com drogas, a fração de mutantes resistentes a drogas (Fig. 5, à esquerda) é insignificante quando sua aptidão relativa é baixa (& lt0.2) - mesmo se o inóculo viral inicial consistir inteiramente em mutantes resistentes a drogas. Quando o inóculo viral consiste inteiramente de vírus de tipo selvagem, a fração de mutantes resistentes a drogas permanece insignificante, a menos que os mutantes resistentes a drogas tenham uma alta aptidão relativa. Quando o inóculo viral inicial consiste em vírus de tipo selvagem e mutante, a infecção muda de vírus predominantemente de tipo selvagem para mutante predominantemente resistente a drogas perto de uma aptidão relativa de 1. Existem, no entanto, algumas diferenças dinâmicas causadas pelas suposições de mutação e mecanismo de ação da droga. Quando o inóculo viral inicial consiste em 100% do vírus mutante, os mutantes resistentes ao adamantano IM tornam-se dominantes com um ajuste ligeiramente inferior do que os outros modelos e os mutantes resistentes ao CM NAI tornam-se dominantes com um ajuste ligeiramente superior. A ordem é invertida quando o inóculo viral inicial é 100% do vírus do tipo selvagem. No caso de um inóculo 100% mutante, os modelos IM, que vimos reduzir as taxas efetivas de mutações, também reduzem a taxa de mutações reversas de mutante para tipo selvagem, de modo que quando já há um grande número de vírus mutantes , os modelos IM impedem o crescimento do vírus do tipo selvagem. Para uma suposição de mutação em particular, os adamantanos requerem uma aptidão inferior para dominar a infecção do que os NAIs quando o inóculo inicial consiste em vírus mutante. Isso ocorre porque o custo de adequação para resistência ao adamantano é considerado como afetando a taxa de infecção β o que reduz as chances de infectar uma célula, enquanto o custo de adequação para NAIs é considerado como afetando a taxa de infecção p o que significa que os poucos vírions que escapam da célula podem facilmente infectar novas células e continuar a infecção.

Mesmo na ausência de tratamento com drogas, ainda vemos o número total de mutantes resistentes a drogas produzidos durante a infecção (Fig. 5, centro) aumentando para níveis muito altos com aptidão relativa inferior a 1. O número total de mutantes também mostra algumas dinâmicas interessantes diferenças entre os dois tratamentos com drogas e suposições de mutação. Isso pode ser visto particularmente nos extremos do inóculo viral (inóculo inicial consistindo inteiramente em mutante ou totalmente do tipo selvagem), onde os mutantes resistentes a adamantano são uma fração ligeiramente maior do título viral total do que os mutantes resistentes a NAI em baixa aptidão relativa (& lt0,5) e uma fração ligeiramente menor do título viral total em aptidão relativa alta (& gt1,5). Essa diferença se deve ao pequeno (ou grande) valor de pµ de mutantes resistentes a NAI. Em baixa aptidão relativa, a produção de mutantes resistentes a NAI é suprimida e, portanto, os mutantes resistentes a NAI não são detectados. À medida que a aptidão relativa aumenta, pµ aumenta sem limites, assim como o número de mutantes resistentes a NAI produzidos e liberados ao longo da infecção, de modo que os mutantes se tornam uma grande fração da população com menor aptidão relativa do que os adamantanos. Finalmente, vemos uma diferença na dinâmica dos modelos adamantano CM e NAI IM. O NAI IM se comporta como o modelo CM adamantano em baixa aptidão relativa, onde a mutação interna incorre em um custo de aptidão extra. Em alta aptidão, no entanto, os poucos vírions com RNA e proteínas de superfície incompatíveis são muito superados em número por vírions convencionalmente compactados, de modo que seu efeito na dinâmica da infecção é mínimo e vemos pouca diferença entre os modelos IM e CM para ambos os adamantanos e NAIs.

O tempo de detecção (Fig. 5, à direita) de mutantes resistentes a medicamentos varia entre 1,7-2,3 dias pós-infecção (dpi) em baixa aptidão relativa e 1,3-1,5 dpi em alta aptidão relativa. Como esperado, há uma diminuição constante no tempo de detecção à medida que a aptidão do mutante aumenta, porque os mutantes podem se espalhar mais facilmente à medida que sua aptidão aumenta e, portanto, são detectados no início da infecção. Curiosamente, existem diferenças no tempo de detecção de mutantes resistentes a NAI e resistentes a adamantano. Quando a aptidão relativa é inferior a 1, os mutantes NAI CM são os mais lentos a emergir devido à taxa de produção drasticamente reduzida desses mutantes. Os mutantes NAI IM não terão a produção suprimida quando forem inicialmente produzidos, pois são compactados com as proteínas de superfície de tipo selvagem e, portanto, emergem um pouco mais cedo. Os mutantes de adamantano IM são os mais rápidos a emergir porque, quando produzidos inicialmente, eles têm as proteínas de superfície de tipo selvagem e podem infectar facilmente as células que irão produzir mutantes resistentes aos medicamentos. A situação é revertida uma vez que a aptidão relativa é maior do que 1. Os mutantes NAI CM agora têm produção aumentada, fazendo com que surjam rapidamente e os mutantes AP de adamantano têm uma taxa de infecção reduzida, fazendo com que apareçam mais tarde.

Resistência a medicamentos na presença de tratamento

Na presença de tratamento com drogas, os mutantes resistentes a drogas têm uma vantagem competitiva e espera-se que surjam mais cedo e com menor aptidão relativa do que na ausência de tratamento com drogas. Examinamos nossas três medidas de resistência aos medicamentos durante o tratamento iniciado em t = 0 para entender a natureza dessa vantagem competitiva. Os resultados são mostrados na Fig 6, que mostra a fração de mutantes no título viral (coluna da esquerda), o número total de mutantes (coluna do centro) e o tempo de detecção (coluna da direita) para infecções tratadas em 60% (linha superior) , 70% (segunda linha), 80% (terceira linha) e 90% (linha inferior) de eficácia.

Fração (coluna da esquerda), número total (coluna do centro) e tempo de detecção (coluna da direita) de mutantes resistentes a medicamentos produzidos em uma infecção por influenza recebendo tratamento medicamentoso em 60% (linha superior), 70% (segunda linha), 80% ( terceira linha) e eficácia de 90% (linha inferior). Os mutantes de Adamantane CM estão em vermelho, os mutantes de adamantano IM em marrom, os mutantes de NAI CM em azul e os mutantes de NAI IM em verde. Mostramos a média de 1000 simulações com barras de erro indicando o desvio padrão.

Na presença de tratamento com drogas, a aptidão relativa na qual os mutantes resistentes aos medicamentos começam a dominar a infecção muda para uma aptidão relativa inferior. Não surpreendentemente, os mutantes resistentes a medicamentos atingem níveis elevados em baixa aptidão na presença de tratamento medicamentoso. Ainda vemos diferenças dinâmicas entre os dois tratamentos com drogas e os dois modelos de mutação, particularmente para infecções iniciadas com um inóculo consistindo inteiramente de vírus do tipo selvagem. Essas diferenças, entretanto, diminuem à medida que a eficácia do medicamento aumenta. Parece que a vantagem competitiva conferida pelo tratamento com fármacos de alta eficácia supera qualquer pequena vantagem competitiva adicional incorrida pelo mecanismo do fármaco ou proteínas de superfície virais.

Talvez mais importante do que o número de mutantes produzidos seja o momento em que os mutantes se tornarão detectáveis ​​durante a infecção. À medida que a eficácia do medicamento aumenta, o tempo para detecção de mutantes também aumenta. Embora isso pareça um tanto contraditório em face da vantagem competitiva dos mutantes resistentes aos medicamentos, devemos lembrar que estamos considerando as infecções iniciadas inteiramente com o vírus do tipo selvagem. À medida que a eficácia do medicamento aumenta, a taxa de crescimento da infecção do tipo selvagem diminui e leva mais tempo para produzir o primeiro mutante resistente ao medicamento. Assim que o primeiro mutante aparecer, ele terá vantagem competitiva e crescerá rapidamente, mas é a longa espera pelo primeiro vírus mutante que aumenta o tempo médio de detecção. Infelizmente, isso destaca um problema potencial com nosso modelo. Infecções de crescimento lento que infeccionam por 5 a 10 dias antes de produzirem níveis detectáveis ​​de vírus mutantes são improváveis ​​de ocorrer na maioria dos humanos. A resposta imunológica humana provavelmente eliminará uma infecção de crescimento lento antes que tenha a oportunidade de produzir um mutante resistente a medicamentos.

Tratamento retardado

Outra desvantagem da seção anterior é a suposição de que o tratamento é iniciado no início da infecção. Embora tanto os adamantanos quanto os NAIs sejam ocasionalmente usados ​​profilaticamente para prevenir a propagação de surtos de influenza, eles são mais frequentemente administrados a pacientes que não apenas já estão infectados, mas provavelmente apresentam sintomas [69]. O atraso no tratamento permite que o vírus do tipo selvagem cresça desimpedido por algum tempo, proporcionando a oportunidade de um mutante resistente a drogas surgir estocasticamente na ausência de pressão antiviral. Inicialmente, esse mutante resistente a medicamentos não terá uma vantagem competitiva, mas assim que a terapia antiviral começar, quaisquer mutantes resistentes a medicamentos produzidos repentinamente terão uma vantagem competitiva e começarão a crescer. A fim de determinar qual efeito o retardo do tratamento pode ter no surgimento de mutantes resistentes aos medicamentos, simulamos infecções com tratamento com eficácia de 98% iniciado em 0, 12 e 48 horas após a infecção. Os resultados são mostrados na Fig 7.

Vírus de tipo selvagem e mutante para tratamento iniciado em t = 0 (coluna da esquerda), às 12 h (coluna do centro) e às 48 h da coluna da direita. A linha superior mostra a dinâmica para o modelo CM adamantano, a segunda linha mostra o modelo IM adamantano, a terceira linha mostra o modelo CM NAI e a quarta linha mostra o modelo IM NAI. Em cada plotagem, apresentamos 10 simulações. A eficácia do tratamento é considerada como sendo de 98% e as duas cepas têm a mesma aptidão. A linha tracejada indica o limite de detecção.

Uma eficácia de 98% é suficiente para suprimir todas as infecções invasivas em três dos quatro modelos quando aplicados no início da infecção. Mesmo com um atraso de 12 h, o modelo IM de adamantano prevê a supressão da infecção, enquanto os modelos restantes prevêem que haverá infecções de ruptura. O único modelo para o qual não há risco para o tratamento é o modelo IM de adamantano, uma vez que mesmo o tratamento atrasado em 48 horas não resulta no aumento do vírus mutante a níveis detectáveis. Para os modelos restantes, o tratamento, embora potencialmente benéfico para o paciente, apresenta o risco de estimular uma infecção resistente aos medicamentos. Isto é particularmente evidente para os modelos de adamantano CM e NAI IM que prevêem que o tratamento foi iniciado em t = 0 suprime as infecções, mas quando o tratamento é adiado por pelo menos 12 horas, o que ainda é antes do aparecimento dos sintomas, muitos pacientes desenvolverão infecções resistentes aos medicamentos. Outro risco potencial é visto nas previsões feitas pelos dois modelos NAI, que mostram infecções resistentes aos medicamentos de longa duração quando o tratamento é iniciado às 48 horas.

Efeito de uma resposta imune

Para avaliar o efeito de uma resposta imune, primeiro examinamos o número de infecções emergentes (Fig. 8). Quando usamos as mesmas eficácias de drogas do modelo sem uma resposta imune, vemos que para todos os modelos, exceto o NAI CP, o número de infecções de ruptura cai para menos de 10%.Mesmo para NAI CP, o número de infecções de ruptura é reduzido na presença de uma resposta imune, embora ainda permaneça bastante alto - cerca de 50% dos pacientes tratados se tornarão sintomaticamente infectados quando a aptidão mutante for igual à aptidão do tipo selvagem. Mais uma vez, vemos que há um condicionamento mínimo necessário para produzir infecções revolucionárias. Uma vez que a resposta imune alterou o número reprodutivo básico de nosso modelo, o limite mínimo de aptidão para que ocorram infecções invasivas é ligeiramente maior do que na ausência de uma resposta imune (∼15% com a resposta imune em comparação com ∼10% sem).

Número de infecções emergentes na presença de uma resposta imune durante o tratamento iniciado em t = 0 com adamantanos (linha superior) e NAIs (linha inferior) sob as suposições de mutação completa (coluna da esquerda) e mutação interna (coluna da direita) como uma função da aptidão relativa do mutante resistente a drogas. O fator de conversão, α é fixado em 10 4.

A adição de uma resposta imune também altera a dinâmica da infecção, tanto na presença quanto na ausência de tratamento medicamentoso. A Fig. 9 mostra a fração de mutantes, o número total de mutantes e o tempo de detecção de infecções na ausência de tratamento (linha superior) e na presença de tratamento a 60% (linha central) e 70% (linha inferior) do medicamento eficácia. Na ausência de tratamento com drogas, a fração de mutantes, o número total de mutantes e o tempo de detecção na presença de uma resposta imune parecem bastante semelhantes aos encontrados sem a resposta imune (Fig. 5). Uma inspeção cuidadosa, no entanto, mostra que os mutantes precisam de uma aptidão ligeiramente superior para dominar a infecção e levarão um pouco mais de tempo para atingir os níveis de detecção quando uma resposta imune estiver presente. Quando há uma resposta imune, os mutantes precisam não apenas competir com sucesso por recursos com o vírus do tipo selvagem, mas também evitar a resposta imune, tornando ainda mais difícil para eles se multiplicarem. Na presença de tratamento medicamentoso, o efeito da resposta imune é mais evidente. Com 60% de eficácia do medicamento, os mutantes devem ter uma aptidão relativa de pelo menos 0,2 para produzir uma infecção com uma eficácia do medicamento de 70%, os mutantes precisam ter uma aptidão relativa de pelo menos 0,5 para produzir uma infecção. Este limite mínimo não foi observado na ausência de uma resposta imune porque o vírus mutante pode permanecer e crescer lentamente por longos períodos de tempo, de modo que mesmo o vírus mutante com aptidão muito baixa poderia eventualmente se multiplicar para números elevados. A resposta imune põe fim a essas infecções de crescimento lento, de modo que, se um vírus mutante não estiver apto para se multiplicar em grandes números antes que a resposta imune seja ativada, não haverá uma infecção. Uma vez que essas infecções de crescimento lento foram eliminadas, o tempo de detecção é substancialmente reduzido na presença de tratamento medicamentoso, com o tempo médio de detecção permanecendo abaixo de 4 dpi.

Fração (coluna da esquerda), número total (coluna do centro) e tempo de detecção (coluna da direita) de mutantes resistentes a drogas produzidos em uma infecção por influenza na presença de uma resposta imune sem tratamento medicamentoso (linha superior) e tratamento medicamentoso em 60% (segunda linha) ou 70% (linha inferior). Os mutantes de Adamantane CM estão em vermelho, os mutantes de adamantano IM em marrom, os mutantes de NAI CM em azul e os mutantes de NAI IM em verde. Mostramos a média de 1000 simulações com barras de erro indicando o desvio padrão.


6. Dispositivos Lab-on-a-Chip / Microchip

Uma tecnologia mais versátil e poderosa, lab-on-a-chip / microchip (LoC), fornece uma nova rota para desenvolver uma nova geração de testes de influenza POC. A tecnologia LoC se origina da tecnologia do sistema microeletromecânico (MEMS), com foco em aplicações químicas e biológicas. Ele tem muitas vantagens fascinantes, como alta eficiência de reação, baixo consumo de reagente / energia, baixa geração de resíduos e uma pegada pequena. A tecnologia LoC tem sido utilizada para desenvolver ensaios visando vários patógenos. Com relação aos testes de influenza, o grupo Soh & # x02019s relatou um chip microfluídico descartável para análise genética de amostra para resposta do vírus H1N1 [36]. Bhattacharyya e Klapperich fabricaram um dispositivo de extração de fase sólida microfluídica de plástico para isolar o RNA viral de células de mamíferos infectadas com o vírus influenza A (H1N1) [37]. Em um relatório recente, o grupo Klapperich & # x02019s descreveu um microchip descartável integrado com extração em fase sólida e modalidades de RT-PCR capazes de extrair e amplificar o RNA da influenza A diretamente de amostras clínicas em menos de três horas [38]. Um chip RT-PCR microfluídico de fluxo contínuo e chips impressos elétricos descartáveis ​​(DEP) têm sido empregados para a amplificação e detecção rápida de um vírus influenza de origem suína. Usando o método do chip RT-PCR, o ensaio pôde ser concluído em 15 minutos e os sinais foram detectados com o chip DEP [39]. Um instrumento de RT-PCR em tempo real miniaturizado all-in-one foi desenvolvido, permitindo a preparação de amostras automatizadas e diagnóstico em 2,5 h. A digitação e subtipagem da influenza sazonal A H1N1 foi demonstrada usando este sistema [40]. Outro sistema NAT de microchip portátil e fácil de usar foi relatado para o diagnóstico POC de influenza, com sensibilidade próxima à de um instrumento de RT-PCR de bancada. Um imunoensaio eletroforético de microchip acoplado a um detector de fluorescência induzido por laser foi desenvolvido para detectar o vírus da influenza suína [41]. Este sistema permite a concentração rápida e simultânea de partículas virais e posterior separação dos complexos vírus-anticorpo do anticorpo não ligado [42]. Esses testes de influenza podem ser implementados usando a tecnologia LoC e os testes de influenza de microchip exibem resultados impressionantes. No entanto, mais esforços em melhorias adicionais do sistema e validação do ensaio são necessários para adaptar os novos testes LoC às configurações reais do POC.


Influenza Influenza and Drug Design - Biologia

Nos últimos 100 anos, ocorreram três grandes pandemias de influenza: Gripe Espanhola em 1918, Gripe Asiática em 1957 e Gripe de Hong Kong em 1968. Essas pandemias mataram aproximadamente 50 milhões, 2 milhões e 1 milhão de pessoas, respectivamente. Soma-se a isso o número anual de mortes de 250.000 a 500.000 pessoas em todo o mundo, com mais 3 a 4 milhões de pessoas sofrendo de doenças graves. Essas estatísticas tornam a influenza um patógeno extremamente importante. Em 1997, o surgimento alarmante de um novo subtipo altamente patogênico, o H5N1, que tem uma taxa de mortalidade de 50%, forneceu um grande impulso para a pesquisa renovada da influenza. No entanto, a batalha contra a gripe será difícil. Recentemente, outro subtipo, H1N1, surgiu. Este subtipo causa uma infecção relativamente branda em humanos, porém é altamente transmissível entre pessoas e uma nova pandemia de influenza foi declarada pela Organização Mundial de Saúde. Se esse vírus adquirisse algumas das capacidades letais do H5N1, a pandemia resultante poderia ser devastadora.

Neste livro oportuno, cientistas de renome internacional revisam criticamente as pesquisas atuais e as descobertas mais importantes neste campo altamente atual. Os assuntos cobertos incluem a proteína NS1 do vírus influenza A, a estrutura da influenza NS1, a hemaglutinina da influenza B, a nucleoproteína da influenza A, as glicoproteínas da hemaglutinina da influenza A, o canal M2, os genes de virulência da pandemia de 1918 da influenza, a polimerase do vírus da influenza, microarranjos de diagnóstico de genes, e desenho de vacinas assistido por computador.

Altamente informativo e bem referenciado, este livro é leitura essencial para todos os especialistas em gripe e é leitura recomendada para todos os virologistas, imunologistas, biólogos moleculares, cientistas de saúde pública e cientistas pesquisadores em empresas farmacêuticas.

"Este é um livro conciso e de boa qualidade sobre a natureza básica dos vírus da gripe, que cobre de forma abrangente o trabalho atual sobre a gripe." de Doodys

"uma série de artigos excelentes e poderosos. uma revisão atualizada dos avanços na virologia molecular da influenza. de interesse para uma gama de leitores, incluindo pesquisadores de ciência básica e pós-graduação, virologistas e aqueles envolvidos com o design de drogas e desenvolvimento." de Expert Rev. Vaccines (2010) 9: 719-720.

"Eu particularmente gostei de um relato muito completo da hemaglutinina da influenza A. É um livro bem elaborado que resume os desenvolvimentos recentes no lado estrutural da replicação da influenza. O público apropriado para o livro seria estudantes de virologia do último ano e pesquisadores da influenza." da Microbiol. Hoje (2010)

(EAN: 9781904455578 9781912530816 Assuntos: [virologia] [microbiologia] [microbiologia médica] [microbiologia molecular])


Influenza Influenza and Drug Design - Biologia

Três vezes no último século, os vírus da gripe passaram por grandes mudanças genéticas, resultando em pandemias globais com efeitos devastadores. A pandemia mais infame foi a gripe espanhola, que afetou até 25% da população mundial e estima-se que tenha matado pelo menos 40 milhões de pessoas em 1918-1919. Mais recentemente, duas outras pandemias de gripe, a gripe asiática em 1957 e a gripe de Hong Kong em 1968, mataram milhões de pessoas em todo o mundo. Isso causou doenças graves, não apenas em jovens e idosos, que geralmente são muito suscetíveis à gripe, mas também em pessoas mais jovens e saudáveis. Em 1997 e 2003, um novo vírus influenza A do subtipo H5N1 surgiu na Ásia e foi transmitido diretamente de pássaros para humanos com resultados letais. Apesar dos esforços monumentais para contê-los, os vírus H5N1 expandiram seu território e causaram um grande surto em aves aquáticas selvagens na China em 2005. Na verdade, eles foram até mesmo transmitidos para a Sibéria e o Cazaquistão.

Apesar dos esforços extensos e coordenados de várias agências e disciplinas, tanto nacionais quanto internacionais, estamos mal equipados para uma nova pandemia de influenza. Na verdade, é altamente improvável que suprimentos adequados de vacina para o vírus H5N1 sejam preparados antes da ocorrência da próxima pandemia. Muitos países estão armazenando medicamentos contra a gripe, na esperança de que o inevitável surgimento de vírus resistentes aos medicamentos não anule esses esforços imediatamente. Para combater os surtos que sem dúvida ocorrerão em um futuro próximo, é urgente uma melhor compreensão do próprio vírus influenza, da interação vírus-hospedeiro e dos mecanismos de resistência aos medicamentos.

Neste livro oportuno, cientistas de renome mundial (incluindo o vencedor do Prêmio Nobel de 1996, Peter Doherty) revisam criticamente as questões mais importantes neste campo em rápida expansão. Os tópicos cobertos incluem análise de RNP da gripe, entrada viral e transporte intracelular, epidemiologia, gama de hospedeiros e patogenicidade, antivirais, vacinas, vírus H5 e muito mais. Leitura essencial para todos os virologistas da gripe, biólogos moleculares, cientistas de saúde pública e cientistas de pesquisa em empresas farmacêuticas.

"Este livro é altamente recomendado para especialistas em doenças infecciosas, virologistas, vacinologistas, profissionais de desenvolvimento de vacinas e medicamentos e qualquer pessoa que deseje aprender mais sobre a gripe" da Clin. Inf. Diseases (2006) 43: 802-804.

". interessante e legível. escrito com lucidez. um recurso importante." da Clin. Inf. Diseases (2006) 43: 802-804.

"Este é um livro maravilhoso. Raramente li uma série de artigos tão poderosos sobre virologia molecular. Não acho que o livro ficará desatualizado facilmente ou mesmo ultrapassado." De J. Antimicrobial Chemother. (2006) 58: 909.

". excelente relação qualidade / preço e fortemente recomendado." de Microbiology Today (2006).

"deveria estar na prateleira de todo virologista de gripe, cientista de saúde pública e vacinologista. Eu o recomendo para todos os virologistas e cientistas de saúde pública que desejam ter o quadro mais atualizado sobre a gripe e por que uma pandemia de gripe pode ocorrer em um futuro próximo. "de ASM Microbe (março de 2007).

"Este é um dos melhores livros disponíveis atualmente sobre a pesquisa do vírus Influenza." de Sai Vikram Vemula, Purdue University.

(EAN: 9781904455066 9781913652319 Assuntos: [virologia] [microbiologia] [microbiologia médica])


Escola de verão de 2017 em imunologia de modelagem

A escola de verão será ministrada pelos seguintes indivíduos:


Trevor Bedford
Membro assistente, Fred Hutch Center
Divisão de vacinas e doenças infecciosas
Andreas Handel
Professor Associado, Departamento de Epidemiologia e Bioestatística
Escola de Saúde Pública da Universidade da Geórgia
Frederick & # 8220Erick & # 8221 Matsen
Membro associado, Fred Hutch Center
Programa de Biologia Computacional
Paul Thomas
Membro Associado, Faculdade St. Jude
Departamento de Imunologia