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Fibao Una perspectiva molecular en medicina
REVISIÓN
Antivirales inhibidores de la neuraminidasa del virus de la gripe
Prevención
Tratamiento
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Fecha de Publicación: 9-6-2009 Última actualización : 9-6-2009
Resumen
El progreso en el descubrimiento de nuevos antivirales está en íntima relación con la rapidez con la que emergen nuevas variantes resistentes. En esta revisión se analizan las propiedades de distintos antivirales en relación a la aparición de resistencias. Se analizan estos aspectos de los inhibidores de la neuraminidasa del virus de la gripe, y también se analizan los nuevos antivirales basados en anticuerpos y en inhibidores de la fusión viral. En general parece que cuanto más similar al ligando natural de la diana es un fármaco inhibidor, más difícil es para el virus generar variantes resistentes.
Introducción
La imagen muestra el cristal de un monómero de la neuraminidasa N1 junto con el antiviral oseltamivir
Durante las 2 últimas décadas han aparecido muchos fármacos antivirales nuevos. El descubrimiento de la mayoría de estos nuevos antivirales se ha basado en el conocimiento de la estructura tridimensional de la molécula diana. En todos los fármacos antivirales el gran problema al que hay que enfrentarse es la aparición de resistencias. La diferente capacidad de los fármacos para suprimir la selección de virus resistentes es una propiedad que depende tanto del tipo de fármaco como de la molécula diana sobre la que actúa. En esta revisión se analizan los conceptos relacionados con la aparición de resistencias basados en la ya larga experiencia con los inhibidores de la neuraminidasa del virus de la gripe. También se analizan nuevas estrategias de diseño de antivirales basados en anticuerpos monoclonales y en inhibidores de la fusión viral.
Estado actual
La imagen muestra una representación del dímero de la Neuraminidasa N1 del virus H1N1 1918 junto con el antiviral zanamivir
Los inhibidores de la neuraminidasa para el tratamiento y prevención de la gripe son un ejemplo de fármacos que se han descubierto basándose en el análisis de la estructura tridimensional del sustrato natural y de la molécula diana cuya acción hay que inhibir. Existen 2 fármacos de este tipo ya aprobados y un tercero que está en fase de evaluación clínica. A pesar de que la gripe es una infección aguda aparecen resistencias clínicas a los antivirales. Los 2 inhibidores de la neuraminidasa aprobados tienen distintas propiedades en cuanto al desarrollo de resistencias que vamos a analizar a continuación.

La neuraminidasa es una glicoproteína tetramérica anclada a la membrana viral. Su papel principal en el ciclo de infección por el virus de la gripe es liberar la progenie viral de los receptores de las células infectadas para favorecer la diseminación de la infección viral hacia otras células. También se ha involucrado en la movilización de las células virales a través de las secreciones mucosas.

El virus de la gripe tiene como receptor oligosacáridos glicosilados con ácido siálico (o ácido n-acetil-neuramínico) que hay en la superficie celular. La neuraminidasa libera ácido N-acetil-neuramínico del oligosacárido de superficie rompiendo las uniones a galactosa. Así consigue destruir el receptor viral evitando que la progenie viral quede unida al receptor. Esto permite que los nuevos virus puedan diseminarse para infectar otras células.

Las propiedades enzimáticas y antigénicas de la neuraminidasa están asociadas a la cabeza globular tetramérica que se libera cuando es tratada con enzimas proteolíticas.

Se han caracterizado 10 tipos serológicos de neuraminidasa: las neuraminidasa N1 a N9 asociadas al tipo A de virus influenza y la neuraminidasa tipo B asociada al tipo B de virus influenza. Existen cristales en los que se define la estructura tridimensional de los tipos de neuraminidasa N2, N9 y tipoB que han permitido diseñar los inhibidores de neuraminidasa actualmente en uso. El sitio activo de la enzima está muy conservado y usando ese sitio como diana se espera obtener fármacos efectivos para una gran variedad de subtipos de virus de la gripe.

El sustrato de la neuraminidasa es el ácido N-acetil neuramínico (Neu5Ac). El zanamivir es un derivado del análogo de Neu5Ac llamado Neu5Ac2en en el que el hidroxilo de C4 se ha sustituido por una guanidina. Esto incrementa la potencia de unión a la neuraminidasa en 10.000 veces. La administración intranasal de zanamivir es efectiva pero cuando se administra por vía oral su distribución es muy pobre. Los análogos de Neu5Ac2en se unen preferencialmente a las neuraminidasas de los virus de la gripe de tipo A.

El oseltamivir es un inhibidor de la neuraminidasa que es activo por vía oral. El Oseltamivir fosfato es un profármaco del metabolito activo oseltamivir carboxilato que se consigue tras la acción las estearasas del huésped. El oseltamivir también se une a la neuraminidasa de tipo B.

Resistencias

Los primeros intentos de cultivar virus resistentes a inhibidores de la neuraminidasa generaron virus con mutaciones en la hemaglutinina en el sitio de unión al receptor. Esto demostró que existe un balance entre la afinidad de la hemaglutinina por el receptor y la capacidad de destrucción del receptor por la neuraminidasa necesaria para diseminar la progenie viral hacia otras células.

Zanamivir seleccionó mutantes en la neuraminidasa con la mutacion E119G que aunque conserva la actividad enzimática evita la interacción con el grupo guanidina del zanamivir aunque es menos estable que la neuraminidasa sin mutación. Otras variantes seleccionadas son E119A y E119D. Los mutantes E119G y E119A causan una pérdida de unión al zanamivir de 1000 veces y el mutante E119D de 2500 veces.

Una de las variantes resistentes seleccionada con uno de los análogos de Neu5Ac2en que contienen carboxiamida tenía una sustitución por lisina de una de las 3 argininas (la 292) que están conservadas en todas la neuraminidasas. La mutación R292K tenía una actividad enzimática reducida pero mostraba una potencia de unión a los análogos de Neu5Ac2en con carboxiamida muy reducida.

En general los experimentos de resistencias parecen demostrar que cuanto más se parece un inhibidor al sustrato natural de la enzima diana más difícil es para el virus generar una variante resistente ya que el virus tiene que discriminar entre ambos y unirse sólo al sustrato natural y no al inhibidor.

De todas formas hay que tener en cuenta que los estudios en cultivos celulares son informativos pero las presiones selectivas pueden ser diferentes en pacientes infectados. Dosis y vías de administración pueden dar resultados muy diferentes en cuanto a la aparición de variantes resistentes.

En tratamientos con oseltamivir pacientes con virus de la gripe con neuraminidasa de tipo N1 seleccionan variantes resistentes con la mutación H274Y. Este mutante se detecta incluso en pacientes que no han sido tratados con oseltamivir y que no han estado expuestos a personas tratadas con este fármaco. El mutante N294S, es también resistente a oseltamivir.

Los virus de la gripe de tipo B son menos sensibles tanto al zanamivir como al oseltamivir carboxilato y la aparición en Japon de virus resistentes a estos antivirales ha causado cierta preocupación. En las variantes resistentes se detectaron las mutaciones: I222T, S250G y G402S.

En todo estudio de resistencia a inhibidores de la neuraminidasa debe tenerse en cuenta el uso de antivirales en la región de origen del paciente.

Los subtipos más comunes de nueraminidasa en los virus de la gripe humana son N1, N2 y tipo B. En aves los subtipos más comunes son otros. El virus de la gripe aviar de los últimos años es de tipo H5N1. La estructura de N1 es de gran interés y ha sido descrita recientemente junto con la estructura de los subtipos N4 y N8. N1 muestra un subsitio adicional adyacente a C4 dentro del sitio activo de la enzima que ya está siendo investigado con el objetivo de diseñar nuevos inhibidores.

Conclusiones
La imagen muestra un dibujo esquemático de la estructura del virus de la gripe
Los sitios diana deben ser sitios importantes funcionalmente que sea muy difícil variar.

Cuanto más se parezca el fármaco inhibidor al ligando natural de la diana más difícil es para el virus distinguir entre el ligando natural y el inhibidor y generar mutantes que no se unan al inhibidor.

Es preferible diseñar nuevos fármacos cuya diana sea una proteína del huésped y no del virus ya que el virus muta con facilidad y está sometido a presión selectiva por lo que la capacidad de generar resistencias en este último caso sería mucho mayor.

Vínculos externos de interés
Bibliografía