Els Virus: Robots biològics en la frontera de la vida

Els Virus: Robots biològics en la frontera de la vida

III. PATOGÈNIA VIRAL I SISTEMÀTICA

6. Sistemàtica (2): Virus RNA (III)

Retroviridae

Virus RNA: Retroviridae

Característiques generals

Quatre gèneres: Cisternavirus, Espumavirus, Lentivirus i Oncovirus.

Genoma ssRNA+ diploide. Les dos molècules es troben unides per l’extrem 5’.

Presència de retrotranscriptasa al virió Icosaèdrics amb envolta (80–100 nm). Alguns representants

tenen a més una càpside helicoidal voltant el RNA i un nucli proteic en forma de falca o barril (HIV)

El virió conté també tRNA que serveixen per encebar la RT Molt susceptibles a mutació (quasiespècies) Quatre grups de gens

gag: estructurals de la càpside env: envolta pol: replicació onc: tumorals (Oncovirus)

Retroviridae

Oncovirus (HTLV-1 i HTLV-2)

Lentivirus (HIV)


Gènere Lentivirus: l’HIV

Descobert al 1983 pels equips de L. Montaigner i R. Gallo

Mida: 80–100 nm en diàmetre Càpside helicoidal (gp7) + nucli cònic (gp24 i gp25) Proteïnes matriu (gp17 i gp18) Envolta amb espines molt aparents formades per dos

proteïnes: gp120 i gp41 (precursor gp160) Altres proteïnes associades al virió

proteasa (gp10)

dues RT (gp66 i gp51)

integrasa (gp34)

Virus RNA: HIV i SIDA

Genoma


Genoma

repetició terminal

proteïnes nucli i matriu

RT, proteasa i integrasa

proteïna viral R: transport DNA al nucli; augmenta la producció de

virions, controla la replicació cel·lular

afecta la infectivitat

repetició terminal

factor de regulació negativaregula CD4 i augmenta la producció de virions in vitro

activador transcripció

glucoprot. de membranareg. expressió viral


Fig.1: Adsorció del HIV a un limfòcit CD4. La proteïna gp120 s’uneix a la CD4 i al receptor de citoquines. Això facilita un

canvi conformacional que exposa el pèptid de fusió (gp41) provocant la fusió de

membranes.

Fig. 2: L’afinitat del HIV per diferents tipus de cèl·lules varia a mida que progressa la infecció. En les primeres fases el virus és de Tropisme-M. La proteïna gp120 reconeix les proteïnes CD4 i els receptors de citoquines CCR5 dels macròfags.

Cicle Viral: Adsorció


Fig. 3: Tropisme dual. A mida que progressa la infecció les proteïnes gp120

del virus poden reconèixer tant les CD4+CCR5 dels macròfags com les

CD4+CXCR4 dels limfòcits T.

Fig. 4: Tropisme-T. En les fases finals, la majoria de virus són de tropisme-T, és a dir,

reconeixen específicament a les CD4+CXCR4 dels limfòcits.

Cicle Viral: Adsorció


Cicle Viral


RT

Cicle Viral


Patogènia Eliminació progressiva de la població de limfòcits T amb CD4

(limfòcits T helpers). També infecta altres cèl·lules sempre i quan presentin en la membrana la proteïna CD4 (macròfags, monòcits, cèl·lules dendrítiques, limfòcits B, cèl·lules de l’astroglia).

Tot i que els macròfags i els monòcits són bastant resistents a la mort si que tenen un paper molt actiu en la dispersió del virus a òrgans com els pulmons i el cervell.

La disminució en el nombre de limfòcits causa una immunodeficiència que s’agreuja fins a resultar irreversible en les darreres fases de la malaltia. En aquesta fase la mort esdevé no per l’acció directe del HIV sinó per la infecció de patògens oportunistes (bacterians, vírics, protozous, fongs).

Molta variabilitat entre individus pel que fa el progrés de la malaltia. Mutants homo- o heterozigòtics pel gen de CCR5!

Transmissió per via horitzontal (semen, sang i plasma) o vertical (de mares a fills durant el part o en l’alletament).


Infecció i progrés de la malaltia

Infecció per les mucoses genitals o a través del torrent sanguini infecció macròfags residents o limfòcits i multiplicació massiva disseminació pel torrent sanguini i infecció òrgans diana (nòduls

limfàtics, melsa, glàndules adenoides). Fase aguda: disminució nivells CD4 en un 20–40%.

Després d’uns 15 dies símptomes similars a la grip (70% infectats).

Resposta immunitària primària i control. Es recupera el 80–90% de la quantitat de LT originals. Ara

bé, invariablement alguns virions escapen a l’atac immunitari (alta mutabilitat) i es mantenen actius o

latents en els teixits infectats i en els limfòcits.


Progrés de la malaltia (2)

Durant la fase de latència el virus rarament esdevé completament latent sinó que es replica en els nòduls

limfàtics i òrgans relacionats.

Acumulació de virus en els fol·licles limfàtics (xarxa de cèl·lules dendrítiques fol·liculars amb tots els espais lliures plens de

limfòcits B). Aquests són centres germinals que actuen de filtre davant els patògens invasors.

Com que aquests centres són llocs de generació i acumulació de limfòcits T i B, la infecció d’ambdós tipus

de limfòcits s’amplifica. La migració dels limfòcits a través de la limfa possibilita la dispersió del HIV i la

infecció de nous limfòcits.Llocs potencials on el HIV pot romandre amagat

durant la fase de latència



Tot i que la càrrega viral en sang disminueixi, els centres germinals són un reservori actiu de HIV i de limfòcits infectats.

La infecció dels limfòcits causa una secreció anòmala i disminuïda de senyals moleculars (IL-6, TNF-, etc.). Això causa un

deteriorament progressiu de la resposta immune a tots els nivells.

A més, molts limfòcits infectats porten a terme apoptosi, fet que causa una disminució encara més

dràstica del nº d’aquestes cèl·lules.

Al final, els centres germinals i els fol·licles limfàtics queden destruïts amb lo qual una gran quantitat de

limfòcits infectats entren al torrent sanguini.



La destrucció dels fol·licles limfàtics i la hiperactivació del sistema pel que fa senyals químics de regulació possibilita

l’entrada massiva d’agents patògens i la manca de resposta immune. Es multipliquen les infeccions oportunistes.


CD

4 c

ounts

(ce

lls/m

m3)

Progrés de la malaltia


Patogènia (i 5)

Un dels principals interrogants és el d’esbrinar el per què de la massiva eliminació de limfòcits T ja que d’aquests se’n sintetitzen constantment (2,6×109 LT/dia vs. 2×109 HIV/dia).

Diferents mecanismes: Lisi directa Formació de sincicis (LTinf + LTninf) Apoptosi de les cèl·lules infectades i no infectades Destrucció de cèl·lules no infectades pels LK confonent-les per

infectades (exposant proteïnes víriques, fragments de membrana, etc.)

Inactivació per senyals vírics Hipersensibilitat a la infecció per HIV Destrucció de les cèl·lules precursores en el moll de l’os


Origen i Evolució

La hipòtesi més acceptada és el d’un origen a partir de Zoonosi. Un virus de primats de l’Àfrica (SIV) que es transmet a humans a través de diferents mecanismes

consum de carn infecció per la sang durant l’esquarterament secrecions (animals de companyia) relacions sexuals (?)

Altres hipòtesi...més o menys peregrines Vacunes contra altres virus (Polio, etc.) contaminades amb HIV o

SIV (un substrat utilitzat normalment són les cèl·lules de ronyó de mona).

Arma bacteriològica escapada accidentalment d’un laboratori L’HIV no és el responsable de la SIDA. Aquest és el resultat de

factors aliens al virus (drogues, malnutrició, etc.) Càstig diví contra els homosexuals i drogaaddictes.


Origen i Evolució

Els darrers resultats de comparació de seqüències tant dels gens gag, pol i env com de les corresponents proteïnes demostren que els HIV-1 i HIV-2 estan emparentats amb els virus d’immunodeficiència de simis (SIV), tant de ximpanzés, com de mones verdes africanes, mangabeis, mandrils, babuins i macacus.

Com a tret distintiu, l’HIV-1 es relaciona més amb els SIV de ximpanzés mentre que el HIV-2 ho fa amb el SIV de mangabeis.


Origen i Evolució

Tot i la relació filogenètica existeix molta diversitat entre els diferents virus. A més, una relació de parentesc evolutiu entre els virus no implica la mateixa relació entre els seus hostes.

Això implica una transmissió entre espècies, en diferents ocasions i multicreuada.

L’elevada mutabilitat del HIV (RNA) complica l’assumpte i, a més, la capacitat de la RT de saltar entre les dues còpies de RNA augmenta la diversitat de recombinants.


Amèrica, Japó, Austràlia, Carib i Europa

Subtipus d’HIV–1

M(main)

A

DÀfrica sub-sahariana

B

C Sudàfrica i Índia

ERepública Central Africana, Tailàndia i

sud-est asiàtic F Brasil i Romania

G

HRússia i Àfrica Central

I Xipre

J

O (Outlier) Camerun

N (Non-M, Non-O) Camerun

Grup Subtipus Distribució

–

transmissió via parenteral i homosexual

transmissió heterosexual


Epidemiologia, Control i Tractament

Conferència Internacional sobre la SIDA

1993 (Berlín) “GLOOM and DOOM” (Desolació i mort)

1996 (Vancouver) “ELATION”(Eufòria)

2000 (Durban) “WAKING UP TO THE GLOBAL CRISIS”(Despertant a la crisi global)

2002 (BCN) “THE LIMITS OF SUCCESS”(Els límits de l’èxit)


Epidemiologia Transmissió, bàsicament per tres vies:

Contacte sexual (80%) més perillós pel receptor més perillós per contacte anal (1% per episodi) que vaginal (0.1%) més perillós si existeixen lesions o malalties venèries més risc quan més promiscuïtat

Sang (i plasma) (3–5%) baixa incidència des de que es fan “screenings” dels bancs de sang eficiència del contagi molt alta (>90%) transfusions (90-95%), drogues (5-10%) o accidents laborals del

personal sanitari (0.5-1%)

Transmissió perinatal (10–15%) El risc d’infecció de mare a fill és del 12-40% la infecció pot ser transplacentària, durant el part (sang i fluids) o

durant l’alletament


Control

Educació sexual i control reduir el número de parelles sexuals sexe segur reduir la incidència de malalties venèries

Educació i control dels drogaaddictes No compartir xeringues

Monitorització i control dels bancs de sang Ara es fa a tot arreu. També en bancs de semen, d’òrgans,

plasma, Factor VIII


Grups de Risc Homes homo- i bisexuals molt actius sexualment

Pacients amb malalties venèries

Viatgers de vacances a països amb alta incidència de SIDA

Drogaaddictes

Presoners

Pacients que han rebut transfusions abans de 1985

Personal sanitari exposat accidentalment a material contaminat

Qualsevol persona amb símptomes que es puguin associar a la SIDA


Tractament

Des de 1996 s’apliquen els còctels d’antivirals (HAART, de l’anglès Highly Active Anti-Retroviral Therapy).

Combinació d’inhibidors de la RT (anàlegs de base i no anàlegs) i d’inhibidors de la proteasa.

Degut a la continua generació de resistències (alta mutabilitat del virus RNA) aquests còctels s’han d’anar canviant periòdicament.

S’estan estudiant nous antivirals, tant variants dels coneguts com dirigits contra altres dianes virals (inhibidors de fusió)



ANTI RETROVIRALS APROVATS ALS USA

Nom Dosi Diana Companyia Data

(past/dia)

AZT (Zidovudine) 2 RT GlaxoSmithKline Març’87

ddI (Didanosine) 1–4 RT Bristol-Myers Squibb Octubre’91

ddC (Zalcitabine) 3 RT Hoffmann–La Roche J uny’92

d4T (Stavudine) 2 RT Bristol-MyersSquibb J uny’94

3TC (lamivudine) 2 RT GlaxoSmithKline Novembre’95

Saquinavir 16–18 Proteasa Hoffmann–La Roche Desembre’95

Ritonavir 12 Proteasa Abbott Laboratories Març’96

Indinavir 6 Proteasa Merck & Co.Inc. Març’96

Nevirapine 2 RT Boehringer Ingelheim J uny’96

Nelfinavir 9–10 Proteasa AgouronPharmaceuticals March’97

Delavirdine 6 RT Pharmacia & Upjohn Abril’97

AZT and 3TC 2 RT GlaxoSmithKline Setembre’97

Efavirenz 1 RT DuPont Pharmaceuticals Setembre’98

Abacavir 2 RT GlaxoSmithKline Desembre’98

Amprenavir 16 Proteasa GlaxoSmithKline Abril’99

lopinavir i Ritonavir

6 Proteasa Abbott Laboratories Setembre’00

Abacavir,AZT,3TC 2 RT GlaxoSmithKline Novembre’00

Tenofovir 1 RT Gilead Sciences Inc. Octubre’01

assaigs de toxicitat en humans sans

efecte fàrmac a un nº reduït de pacients

efecte fàrmac a dosi final a un gran nº de pacients


ANTIVIRALS en PROVA

Antiviral Companyia Diana Estadi Observacions

T-20 (Fuzeon) Trimeris/Hoffmann–La

Roche Entrada (gp41)

Fase I I I Nova diana

Atazanavir Bristol-Myers Squibb Proteasa Fase I I I Baixa toxicitat

1 past./dia

FTC (Emtricitabine)

Triangle Pharmaceuticals RT Fase I I I 1 past./dia

Tipranavir Boehringer Ingelheim Proteasa Fase I I / I I I Resistència

DPC-083 Bristol-Myers Squibb RT Fase I I Resistència

DAPD Triangle Pharmaceuticals RT Fase I / I I Resistència

T-1249 Trimeris Entrada (gp41)

Fase I / I I Nova diana

TMC 125 Tibotec-Virco RT Fase I Molt potent

L-870,810 Merck & Co.Inc. Integrasa Fase I Nova diana

S-1360 Shionogi/GlaxoSmithKline Integrasa Fase I Nova diana

SCH-C Schering-Plough Entrada (CCR5)

Fase I Nova diana

BMS-806 Bristol-Myers Squibb Entrada

(gp120/CD4) Fase I Estadi inicial

inhibidors de fusió: afecten la gp41el T20 és un pèptid sintètic de 36 aa molt cara: 52€/dia (dues dosi de 90 mg)

19.000 €/any (3.500.000 ptas/any)

A més molt complicada de sintetitzar i purificar.Per obtenir 180 mg (l’equivalent a les dues dosi diàries) es necessiten 3 Kg de producte brut i 100 reaccions químiques!Només s’utilitza en casos molt greus

- CD4 <200- càrregues virals > 100.000/mm3

- resistències a altres fàrmacs

El T-1249 és una versió millorada per evitar resistències

Està en Fase III...esperança?

Tractament

Fins fa poc, es tendia a aplicar ràpidament i agressiva el tractament amb antivirals (“HIT EARLY, HIT HARD”). Actualment, es tendeix més a esperar fins que el progrés de la malaltia mostri clarament la fallada del SI.

1998 HAART quan CD4 500 o càrrega viral > 20.000 2001 HAART quan CD4 350 o càrrega viral > 55.000 2003 HAART quan CD4 200


Tractament

Per què aquest canvi de perspectiva?

Incompatibilitats entre els diferents fàrmacs Administració complicada Multitud d’efectes secundaris i toxicitat Pill-fatigue

Fins i tot s’estan estudiant interrupcions programades del tractament. Això comporta beneficis pel pacient i també econòmics. Alguns autors denuncien que és una tonteria i que la única cosa que es fa es facilitar l’aparició de resistències!


Tractament


% m

ort

s/an

y

% d

ies

de

trac

tam

en

t am

b H

AA

RT

HAART

MORTS

1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001

Any

100

75

50

25

0

10

20

30

40

Tractament


Vacunes

És la solució més desitjada però difícil d’aconseguir.

Problemàtica Moltes variants antigèniques Infecció per virions lliures i per cèl·lules infectades El virus només es multiplica en cèl·lules del SI Induir resposta humoral i resposta cel·lular Evitar les dosis de record Els resultats aconseguits fins ara s’han obtingut amb

animals de laboratori, genèticament homogenis, sense creuaments i endogàmics mentre que els humans són molt diversos genèticament i extremadament heterogenis.


Vacunes

Primeres aproximacions: contra les proteïnes de l’envolta, sobretot la gp120

purificades del virió clonació i expressió en bacteris, llevats

AIDSVAX (VaxGen Inc.) En fase III (5009 voluntaris sans però de risc) Basada en la gp120 Octubre 2001: Moltes expectatives


Febrer 2003: Fracàs absolut! Les diferències d’infecció entre els tractats amb la vacuna i els tractats amb placebo no van ser significatives (5,7% respecte

5,8%).

Algunes diferències entre ètnies.

Vacunes

Actualment s’està canviant l’enfocament: les noves estratègies busquen una resposta cel·lular molt activa (que eviti la dispersió dels virus a l’organisme) més que no pas una resposta humoral que eviti la infecció pròpiament dita.

Es troben en Fase I

Es basen en:

Vectors atenuats i modificats amb gens del HIV. (Vaccinia i Adenovirus)

DNA despullat (gens del HIV inserits en vectors de clonatge com ara els plasmidis). Inclouen adjuvants per potenciar la resposta immune.

Ambdós donen respostes humorals molt potents. ha molta esperança.

Ara bé...


Estarem creant portadors assimptomàtics que dispersin el HIV alegrement a individus no

vacunats?

Estat actual de l’epidèmia (Desembre 2003)

Font: ONUSIDA (http://www.unaids.org)


Progressió de l’epidèmia (Desembre 1999–2003)


1999 2003

Infectats (Total) 34,3 milions 40,0 milionsAdults 33,0 milions 37,0 milionsMenors 15 anys 1,3 milions 2,5 milions

Noves infeccions (Total) 5,4 milions 5,0 milionsAdults 4,7 milions 4,2 milionsMenors 15 anys 620.000 700.000

Defuncions (Total) 2,8 milions 3,0 milionsAdults 2,3 milions 2,2 milionsMenors 15 anys 500.000 500.000



Nº estimat d’adults i nens amb VIH/SIDA (1999–2003)

1999 2003



TOTAL = 4,2–5,8 milions

Noves infeccions en adults i nens durant l’any 2003



TOTAL = 2,5–3,5 milions

Defuncions per VIH/SIDA en adults i nens durant 2003



algunes reflexions finals...

SIDA al Àfrica = SIDA al primer món?

Es continua practicant sexe segur? Ha baixat la sensació de risc?

Quin és el paper del lobby farmacèutic?

Quin és el paper dels mitjans de comunicació?

Quina és la impressió actual sobre l’epidèmia?

Quin és el vertader paper del HIV en la síndrome?


“En el SIDA, además del HIV influyen otros factores sinérgicos. Es una enfermedad

multifactorial”Luc Montaigner

“Multifactorial is multiignorance”Robert Gallo

Els Virus: Robots biològics en la frontera de la vida

Documents

Transcript of Els Virus: Robots biològics en la frontera de la vida