ÁMBITO FARMACÉUTICO FARMACOLOGÍA Quimioterapia antiviral a comienzos del siglo XXI EUGENIO URIARTE VILLARES Profesor Titular de Química Farmacéutica. Facultad de Farmacia. Universidad de Santiago de Compostela. Las infecciones producidas por virus se encuentran entre aquellas más difíciles de tratar y en las que sólo muy recientemente se está obteniendo un cierto éxito. Con seguridad, los próximos años serán muy fructíferos en este campo y por eso resulta interesante hacer una descripción de los fármacos antivirales de que se dispone en el umbral del nuevo siglo y los caminos que se vislumbran. Éstos se tratan agrupados por su capacidad de interacción sobre la/s membrana/s o el genoma viral, con una organización en función de su estructura molecular, que se relaciona con el mecanismo por el que actúan. L os virus son ácidos nucleicos rodeados por una cubierta proteica, son entonces «paquetes de información genética», que se introducen en una célula huésped y dirigen la maquinaria metabólica de esta para producir más virus, siendo por ello parásitos obligados. En el medio extracelular los virus son inactivos y presentan la morfo80 OFFARM logía característica del grupo al que pertenecen, en este estado se habla de partícula viral o virión. La estructura básica de un virión es un ácido nucleico —puede ser ADN o ARN (nunca ambos) y bicatenal o monocatenal— rodeado por una proteína (cápside) y a veces por una membrana (envoltura) en cuya composición participan lípidos, hidratos de carbono y proteínas. Los virus que carecen de esta envoltura, se llaman «virus desnudos»1. Estos sencillos aspectos comentados nos hacen ver la simplicidad, pero también la variabilidad con que podemos encontrarnos. En este trabajo se describe la quimioterapia antiviral disponible para virus capaces de producir ABRIL 2001 FARMACOLOGÍA Con envoltura Herpesviridiae (HSV-1 y 2, CMV, virus Epstein-Barr) Hepadnaviridae (hepatitis B) Bicatenario Desnudo ADN Papovaviridae (VPH) Adenoviridae Monocatenario Desnudo Parvoviridae Bicatenario Desnudo Reoviridae Flaviviridae (hepatitis C, fiebre amarilla) Con envoltura ARN Togaviridae (ruebola) (+) Desnudo Monocatenario Retroviridae (VIH, leucemia) Picornaviridae (hepatitis A, poliovirus, coxsackie) ta. La metisazona (fig. 2) fue el primer antiviral ensayado extensamente en humanos, se hizo al inicio de la década de los sesenta en la India y frente a ADN-virus. En cualquier caso, de estas primeras moléculas se mantienen prácticamente sólo los análogos de nucleósidos, que son ampliamente utilizados en la actualidad y que se describirán con detalle. Para tratar de organizar el estudio del conjunto de los fármacos antivirales disponibles, considero oportuno establecer una clasificación básica que los diferencie por el modo de cómo afectan a los dos componentes esenciales de los virus, y utilizar después un criterio de estructura, que obviamente definirá su mecanismo de acción: – Fármacos que interfieren sobre componentes de membrana. Funda(–) Con envoltura mentalmente influirán sobre las Paramyxoviridae (sarampión, RSV) fases de introducción —adsorción, Filoviridae (Ébola, Marburg) penetración y descapsidación— y también sobre las fases de maduración y liberación. – Fármacos que interfieren sobre el Fig. 1. Tipos principales de virus causantes de enfermedades humanas. genoma viral. Fundamentalmente influirán sobre los mecanismos de enfermedades en humanos2, nom- decir que fue en las décadas de los replicación. brados siguiendo las normas esta- sesenta y setenta cuando aparecieblecidas por el Comité Internacio- ron los primeros compuestos actinal de Taxonomía de los Virus vos, pero realmente el desarrollo Fármacos que intervienen sobre (ICTV) creado en 1966 (fig. 1) y de este tipo de quimioterapia tiene componentes de membrana no tratará de vacunas3. Los mayo- lugar en la última década. Las primeras moléculas descritas Los componentes de membrana res problemas con que nos encontramos al tratar de establecer una con actividad antiviral fueron las van a tener importancia, en primer tiosemicarbazonas, que eran estu- lugar porque van a ser los sistemas quimioterapia antiviral son: diadas por su actividad antimicro- de reconocimiento del virus por la – Los virus, al tener una consti- biana a finales de los años cincuen- célula huésped y los que permitan tución tan simple, no ofrecen su entrada en ella, y también porgrandes posibilidades de puntos de que finalmente va a ser necesario ataque. reconstruir esta membrana, en el – Al tener que producirse su proceso de maduración, para geneS proliferación a expensas de la célurar el virión que ha de liberarse. En NH2 la huésped, es difícil establecer muchas de estas fases se encuentran una acción específica. dianas terapéuticas, y muchas de NH – Al producirse la primera sintoellas están en desarrollo, pero se N matología cuando ya se superó un comentan casi exclusivamente punto límite, los fármacos al uso aquellas para las que actualmente son menos efectivos, y aquellos se dispone de fármacos de uso clímás interesantes serían los prevennico. tivos. O Inhibidores de la adsorción A todo esto hay que añadir que En el caso del virus de la inmunoNH hasta mediados de los años cindeficiencia humana (VIH), por cuenta no era posible el ensayo de ejemplo, la adsorción se realiza nuevas moléculas en sistemas de porque se produce un reconocicultivo celular 4 . Así, podemos Fig. 2. Metisazona. miento gp120 del virus-receptores Orthomyxoviridae (influenza virus) ABRIL 2001 OFFARM 81 FARMACOLOGÍA CD4 de la membrana de los linfocitos T, de modo que una estrategia terapéutica fue dirigida a impedir ese proceso: NH2 – Análogos de CD4. Aunque se dispone de buenos, presentan problemas importantes porque los receptores CD4 no son solo receptores para los virus. – Inhibidores del complejo de interacción gp120-CD4. Se conocen diversas moléculas, que además, como no hacen el bloqueo de manera demasiado específica, tienen actividad también frente a Fig. 3. Amantadina (izquierda) y rimantadina. otros tipos de virus con envoltura: – Polisulfatos de polisacáridos. – Polisulfonatos. Un prototipo es OH la suramina, que fue la primera OH CO2H molécula reconocida como anti-VIH y el primer fármaco usado para el tratamiento del sida5, aunque penH O O N sando erróneamente que era inhibiR dor de transcriptasa inversa (TI). OH OH – Ciertos complejos metálicos. O NH2 H3C OH OH O H N CO2H OH OH O Inhibidores de la penetración-descapsiÁcido N-acetilneuramínico Estado de transición de la ruptura dación mediada por neuraminidasa Los derivados del adamantano (fig. 3) son fármacos de este tipo porque impiden la entrada del virus en la célula huésped al bloquear la descapsidación del virus. Tienen OH OH utilidad contra el virus de la gripe: La hemaglutinina viral «reconoOH CO2H O OH ce» al ácido siálico presente en la H membrana de la célula que va a ser N CO2H O atacada y el virus es introducido. H OH NH Posteriormente se forma un canal N iónico (M2) en la cubierta viral, O NH OH NH2 que permite la entrada de protones y cuando el pH baja, se inducen O NH2 cambios —hidrólisis ácida— en la Zanamivir hemaglutinina, que permite la liberación del genoma viral. Estos compuestos, bloquean el canal M2, impidiendo así el desnudamiento viral. A concentraciones más altas, hay también procesos de ´R interferencia en la liberación. O O CO2H CO2H La amantadina (1-aminoadamanH H tano) se introdujo en 1966 y no N N fue muy utilizada debido a su NH2 NH2 limitado efecto, a los problemas sobre el SNC (mareos, insomnio) y O O el SNA —tiene también un limitado uso como antiparkinsoniano Oseltamivir por su efecto anticolinérgico— y a la aparición de resistencias. La rimantadina se introdujo en Fig. 4. Fármacos inhibidores de la neuraminidasa del virus de la gripe al mimetizar clínica en 1994, siendo su dosis el estado de transición que provoca. 82 OFFARM ABRIL 2001 FARMACOLOGÍA absorción por vía oral y por ello se administra por vía respiratoria. R=H Fenilalanina Como se observa en la figura 4, en el estado de transición de la R = OH Tirosina Prolina ruptura del ácido N-acetilneuramínico por la enzima, el ciclo es O O casi planar en el entorno del átomo H HO O – de oxígeno, como resultado de la N H H N tensión originada en el ciclo de N + azúcar durante ese estado de tranN sición (a ello contribuyen también las fuertes interacciones iónicas entre el grupo carboxilo y tres residuos de arginina del sitio de R Estado de transición reconocimiento y el doble enlace Sustrato formado). Esta conformación se mimetiza bien con un anillo de ciclohexeno, en el que el doble enlace se sitúe hacia la posición HO que ocupaba en el ciclo el átomo H O N de oxígeno. Derivados del cicloheHN + xeno son estructuras más estables e incluso más versátiles desde el punto de vista químico y sintético. En uso clínico muy reciente se encuentra también el oseltamivir (fig. 4). El grupo pentiloxi de la posicion 3, además de aumentar su Fig. 5. Estructura del estado de transición de la ruptura mediada por la proteasa lipofilia y hacer el compuesto del VIH, que se trata de mimetizar en los fármacos inhibidores de esta enzima. absorbible por vía oral, se aloja en un área hidrofóbica del receptor, necesaria aproximadamente la la neuraminidasa, que hidroliza por lo que mejora sus característimitad que de amantadina y no pre- esos ácidos siálicos terminales y cas de enlace6. senta tantos problemas secundarios. permite su entrada en la célula. Dentro de los inhibidores de la Esta neuraminidasa viral es necesa- Fármacos que impiden la maduración penetración, podemos incluir tam- ria también para la liberación del Son fármacos que actúan después bién como fármacos de reciente virus una vez formado en el inte- de que todos los componentes del uso clínico para el tratamiento del rior de la célula. virión hayan sido ya sintetizados virus de la gripe, los inhibidores Ambas proteínas virales en el por la célula huésped, pero que de neuraminidasa6 aunque también caso del virus de la influenza consiguen impedir que se ensampodrían ser considerados, como se (hemoglutinina y neuraminidasa) blen adecuadamente. hace en algunas monografias, fár- fueron determinadas por rayos X macos inhibidores de la liberación. en su interacción con sus recepto- Inhibidores de la proteasa del VIH5b Los glicoconjugados (glicoproteí- res y ello las convierte —especial- Una aspartil-proteasa codificada nas y glicolípidos) son elementos mente a la neuraminidasa— en por un gen viral pol (el gen pol de membrana de todas las células elementos muy útiles para el dise- codifica enzimas: proteasa, intede vertebrados y actúan como ño racional de inhibidores que grasa, ribonucleasa, TI) es la resligandos de reconocimiento de puedan dar lugar a fármacos anti- ponsable de la ruptura de proteíproteínas sean internas o externas virales (fig. 4). nas precursoras codificadas por el (por ejemplo, para el reconociLa sustitución del hidroxilo de la gen viral gag (gag codifica las promiento de patógenos). Estos glico- posición 4 del ácido N-acetilneu- teínas de estructura) para dar lugar conjugados en células de mamífe- ramínico, por un grupo amino, a las proteínas maduras, y su inhiros terminan generalmente por incrementó mucho la potencia bición podría causar grave daño ácidos siálicos, entre los que el más inhibidora de la neuraminidasa viral. Esta es una estrategia que se importante es el ácido N-acetil- (aproximadamente 200 veces), y la está desarrollando extensivamente neuramínico. El virus de la influen- sustitución por un grupo guanidino porque estas proteínas son del tipo za infecta células porque se une a (aproximadamente 5.000 veces). de otras aspartil-proteasas humaesos ácidos siálicos de superficie Además, el zanamivir resultó un nas ya conocidas (renina). utilizando una proteína viral de millón de veces más potente en su Por otra parte, los puntos de enlace, la hemaglutinina. El virus unión a la neuraminidasa del virus ruptura de esta proteasa viral fuenecesita también una «enzima des- que el propio ácido N-acetilneura- ron identificados, presentando tructora de receptor», en este caso mínico. Su hidrofilia dificulta su alta especificidad por las uniones 84 OFFARM ABRIL 2001 FARMACOLOGÍA [Tyr-Pro] y [Phe-Pro], lo que fue usado para el diseño de inhibidores apropiados. Para ello fue seguido el principio de «peptidomiméticos del estado de transición» y tratando de reemplazar la unión peptídica hidrolizable por un isóstero no hidrolizable de ese estado de transición (fig. 5). Fueron sintetizados y estudiados varios inhibidores de la proteasa del VIH conteniendo un isóstero del estado de transición hidroxietilamínico y varios de ellos son de uso clínico en la actualidad (fig. 6), normalmente en terapia combinada con los más clásicos análogos de nucleósidos. Este tipo de fármacos de tipo peptídico presenta generalmente una corta vida media (debido a la acción de enzimas proteolíticas) y pobre absorción por vía oral. En muchos casos tratan de «enmascararse» (eliminando grupos hidroxilos, incluyendo grupos lipófilos u obteniendo profármacos) cuando ello es posible. De todas formas, se están haciendo esfuerzos diferentes a esta aproximación peptídica, y una de las más importantes es la de ureas cíclicas no peptídicas, entre las cuales podemos considerar al XM323 (fig. 7) como un cabeza de serie y fármaco en fase clínica de estudio con buena absorción por vía oral. O NH2 OH H N O N N H O O N O S OH H N O N H O H N CH3 S N N O Ritonavir OH O OH N N N N H O NH Indinavir OH CH2 H N OH N O O Fármacos que impiden la miristoilación S O NH O Las proteínas virales necesitan ser finalmente miristoiladas para que los viriones sean maduros. El ácido mirístico se une al N de una glicina Nelfinavir terminal mediante una N-miristoiltransferasa. Se conocen varios inhibidores de la miristoilación pero todos a tan alta concentración que no tienen utilidad terapéutica. Fig. 6. Fármacos inhibidores de la proteasa del VIH. 86 OFFARM NH Saquinavir O Fármacos que impiden la glicosilación La glicosilación necesaria para la formación de las glicoproteínas de la cápside y de la envoltura, en su caso, es un proceso que también ha sido tomado como diana de la intervención farmacológica, aunque hasta el momento no ha dado resultados terapéuticos. Se trata en general de aminoazúcares, que se comportan como azúcares falsos, que además, pueden introducirse en análogos de nucleósidos difosfatados de unas características estéri- N cas parecidas y menor polaridad que los transportadores normales, por lo que estaría facilitado su paso al citoplasma celular (fig. 8). Fármacos que intervienen sobre el genoma viral El grupo de fármacos antivirales que actúan interfiriendo sobre el genoma viral es en la actualidad el más numeroso, y también en el H N OH N NH2 S O O Amprenavir que hay una diferencia más clara entre los distintos tipos de virus, especialmente los retrovirus como el VIH, y los demás. Específicamente existe en los retrovirus la transcriptasa inversa, que es diana del más importante grupo de fármacos anti-VIH. En general son antimetabolitos, es decir, análogos de metabolitos naturales, que por similitud estructural los sustituyen e impiden que cumplan su función. ABRIL 2001 FARMACOLOGÍA O HO las funciones de los nucleósidos naturales, interfiriendo con los procesos de traducción y/o transcripción en los que están implicados. Las modificaciones estructurales que pueden producirse son esquemáticamente de tres tipos: sobre la base, sobre el azúcar y sobre el modo de unión entre la base y el azúcar (fig. 10). De los miles de nucleósidos sintetizados, solo unos pocos están utilizándose actualmente en clínica (aunque muchos otros presentan también interesante actividad antiviral —también anticáncer— in vitro y/o in vivo), y es a los que se hará referencia. El primer análogo de nucleósido antiviral utilizado en terapia fue la 5-yododesoxiuridina (fig. 11). Es un análogo estructural de la desoxitimidina en el que el grupo metilo de esta se sustituye por un átomo de yodo (radio de Van der Waals del metilo y del yodo: 2,00 y 2,15 Å, respectivamente), y por lo tanto actúa como su antimetabolito, fosforilándose e incluyéndose en el ácido nucleico que se está formando de manera errónea. En la actualidad se utiliza en el tratamiento tópico de queratoconjuntivitis producida por herpes- OH N N HO OH Fig. 7. XM323. hidrólisis del pirofosfato y se bloquea la polimerización. Análogos de pirofosfato Moléculas que pueden ocupar el sitio de unión del pirofosfato en el ADN o ARN-polimerasa, impidiendo por ello su función (fig. 9). El foscarnet (sal trisódica del ácido fosfonofórmico) (fig. 9) inhibe la polimerasa viral 100 veces más que la polimerasa celular. Cuando el trifosfato de nucleótido se une a la polimerasa, el fragmento pirofosfato se rompe y el monofosfato se une a la cadena de ADN o al ARN que está en fase de polimerización. Si sobre la polimerasa no hay sitio para aceptar el pirofosfato porque ese sitio está ocupado por el fármaco, no se produce la Análogos de nucleósidos Los nucleósidos son componentes de los ácidos nucleicos (y también de otras macromoléculas bioquímicas), compuestos por un azúcar, ribosa o desoxiribosa según sea ARN o ADN, respectivamente, y una base heterocíclica púrica —adenina, guanina— o pirimidínica —citosina, uridina o timina— según se trate de ARN o ADN (fig. 10). Es entonces fácil imaginar cómo análogos de estos nucleósidos pueden comportarse cómo antimetabolitos y modificar o anular OH OH HO O O O O P OH N O P O O– Castanospermina B O O– 7,74 Å HO OH Pirofosfato O OH OH HO N CH2OH CH2–CH2–CH2–CH3 (NBuDNJ) N-Butil-1-deoxinojerimicina O O O C N H S O O B O Azúcar falso 7,18 Å HO OH Oxicarbonilaminosulfonilo Fig. 8. Aminoazúcares que pueden comportarse como azúcares falsos en el proceso de glicosilación (izquierda) y asociación de éstos con falsos dinucleótidos transportadores (derecha). 88 OFFARM ABRIL 2001 FARMACOLOGÍA virus humano (HVH) la trifluridiO O na (5-trifluormetildesoxiuridina) (fig. 11), que sigue siendo un anáHO P O P OH logo directo de los citados (radio de Van der Waals del grupo triOH OH fluormetil, 2,44 Å). Este compuesPirofosfato to es más activo que la 5-yododesoxiuridina puesto que al ser el grupo trifluormetil peor grupo saliente que el yodo, bloquea en mayor medida la timidino sintetasa (fig. 11), pero mantiene el principal problema de la falta de selectividad (especificidad), puesto que O O tampoco su activación es estrictamente dependiente de la quinasa HO P A C OH del virus, y afecta entonces en gran medida a la célula huésped. OH Fue importante el descubrimiento de que el 5-etil derivado, es decir, un homólogo superior de la desoxitimidina, presentaba cierta actividad citotóxica en células infectadas por el HVH y sin embargo, Fig. 9. Fármacos análogos de pirofosfato. HO O O P C C H2 OH OH Fosfonoacético O HO CO2H P OH Foscarnet Pirimidínicos Uracilo Citosina NH2 5 N HO 5´ 6 O N Timina O O 3 NH 4 1 N 4´ O O H3C 2 HO O O N O 1´ 3´ 2´ OH OH Citidina NH OH Uridina Timidina Púricos 7 N O 6 5 8 N Adenina NH2 4 9 Adenosina N Guanina O N N1 N 2 O NH N NH2 Guanosina Fig. 10. Estructura de los nucleósidos componentes de los ácidos nucleicos y numeración habitualmente utilizada. ABRIL 2001 OFFARM 89 FARMACOLOGÍA O O HN HO O HN I O HO N O O HO CF3 N HO 5–yododesoxiuridina Trifluridina O– O O I I HS-E H O O CH2-THF m-THF I H O S-E S-E Fig. 11. Fármacos análogos de desoxitimidina (superior) y mecanismo de acción de la timidino sintetasa (inferior). no en células sanas. Fue una confirmación de que las quinasas virales eran menos específicas (más fáciles de engañar, es decir, fosforilan más fácilmente sustratos diferentes de aquellos normales) que las quinasas de las células huésped. Esto permite extraer una conclusión importante: para conseguir un antimetabolito antiviral lo más eficaz (con O O HN HO O O HN Br O HO N O HO HO HO Brivudina Sorivudina NH2 N HO O HO N N N HO Adenosina arabinósido Fig. 12. Brivudina, sorivudina y adenosina arabinósido. 90 OFFARM N Br el mayor índice terapéutico) posible, es necesario apartarse lo más posible de la estructura del metabolito. Se prepararon así, la brivudina, con un grupo bromovinilo en la posición 5 del uracilo, y más recientemente la sorivudina (análogo arabinósido) (fig. 12), que está en fase clínica avanzada para el tratamiento de HVH. Este es el más potente inhibidor conocido de varicela-zoster-virus (VZV). En los primeros ensayos clínicos del fármaco sucedieron varios casos de muerte aparentemente relacionadas con el uso del mismo. Posterior investigación detectó que los pacientes muertos habían sido tratados simultáneamente con 5-fluorouracilo (5-FU, antitumoral). El problema está en que el 5-FU se metaboliza mediante la uracil reductasa y la sorivudiva se hidroliza primero liberando el 5-bromoviniluracilo, que es un potente inhibidor de la uracilo reductasa, por lo que los niveles del altamente citotóxico 5-FU resultaban exageradamente aumentados (es preciso llamar la atención sobre estos aspectos en las situaciones de combinación de fármacos). La adenosina arabinósido (fig. 12) fue el primer fármaco antiviral ABRIL 2001 FARMACOLOGÍA utilizado para uso sistémico. Tiene baja biodisponibilidad oral por lo que se administraba por vía intravenosa y se degrada (hidrólisis del grupo amino de la posición 6 del O anillo de purina) muy rápidamente por la adenosina deaminasa. NH2 N Entre los análogos de nucleósido que presentan una modificación drástica del esqueleto de la base N N HO O heterocíclica, tiene un lugar desta- HO cado la ribavirina (fig. 13), con un anillo de triazol sustituido por un grupo carboxamido en la posición OH OH 3 del mismo, que es la apropiada para mimetizar las posiciones 5 y 6 de la inosina (hipoxantina). Su mecanismo de acción parece más complejo que el de otros análogos Fig. 13. Rivabirina (izquierda) y iosina. y aún no perfectamente conocido. Cuando este sustrato se fosforila, su monofosfato inhibe la inosina monofosfato (IM) deshidrogenasa, que es necesaria para la conversión O de IM en xantina monofosfato, la N cual se requiere para la síntesis de NH guanosina trifosfato (GTP). Por N otra parte, su trifosfato puede HO N NH2 O inhibir ARN polimerasas virales. Es un compuesto que muestra Aciclovir amplia actividad frente a gran variedad de virus ARN y ADN, pero con un específico uso en el tratamiento del virus sincitial respiratorio (VSR). O El descubrimiento del aciclovir N (1974, aunque su uso clínico se NH desarrolló en los años 80) fue de N un gran impacto porque resultó el HO N NH2 O primer inhibidor selectivo de HVH, de tal manera que disminuye drásticamente su actividad frenOH te a otros tipos de viriasis, pero también es esencialmente inerte Ganciclovir para las células del huésped. La diana molecular es el ADN polimerasa viral, que confunde el trifosfato de aciclovir con dGTP y O lo incorpora a la cadena de ADN viral que está formando. Como en N NH su estructura falta el grupo hidroxilo de la posición 3’, bloquea la N N posterior prolongación de la cade- HO NH2 na de ADN, considerándose un «terminador de cadena» (esto establece una adicional seguridad: este OH análogo nunca puede formar parte, Penciclovir como una mutación, de un ADN maduro). La activación del aciclovir necesita tres fosforilaciones sucesivas, que realizan tres quinasas. La pri- Fig. 14. Aciclovir, análogos y profármacos. 92 OFFARM O N NH N O N OH OH O N O O O NH N N NH2 NH2 Valaciclovir N O N O N N NH2 O O Famciclovir ABRIL 2001 FARMACOLOGÍA mera debe de convertir el aciclovir en su monofosfato y es una quinasa viral, que está ausente en las células no infectadas. El gran perfil de seguridad que ofrece este fármaco lo lleva a ser muy utilizado sobre todo en pacientes inmunodeprimidos, trasplantados, personas afectadas de cáncer, otras infecciones en personas con sida, presentando incluso un interés profiláctico. El descubrimiento y el desarrollo del aciclovir estimuló mucho el esfuerzo en el área de los aciclonucleósidos, obteniéndose varios éxitos posteriores (fig. 14): NH2 N N O O HO N N P OH HO HO Ácido fosfoacético HO DHPA NH2 N N O HO P HO N – Ganciclovir. Con un perfil farmacológico bastante distinto del aciclovir a pesar de su similitud estructural, ya que es activo frente a citomegalovirus (CMV) y mucho menos selectivo (con mucho menor margen terapéutico), produciendo fundamentalmente problemas de supresión de médula ósea. – Penciclovir. Su perfil farmacológico vuelve a ser más parecido al aciclovir, a pesar de ser un paso más en la diferenciación estructural. El trifosfato de penciclovir tiene una larga vida media, por lo que su administración puede ser menos frecuente que en el caso del aciclovir. N O HO HPMPA NH2 NH2 N N O HO P N O N O HO N O O HO HO HPMPC P O O cHPMPC Existen también los profármacos, con un interés fundamental de biodisponibilidad: Fig. 15. Fosfonatos de aciclonucleósidos. NH2 N O NH2 N N O HO P HO N P O O O N O N O O Fig. 16. PMEA (izquierda) y Bis (POM)-PMEA. 94 OFFARM N O O N – Valaciclovir (L-valil éster del aciclovir), tiene la ventaja de que cuando se administra por vía oral, se hidroliza muy rápidamente en aciclovir y el aminoácido esencial L-valina, y los valores del fármaco en plasma alcanzan 3-5 veces el nivel de la administración del fármaco solo. – Famciclovir (diacetil éster del penciclovir). En 1978 se publica un nuevo nucleósido, la (S)-9-(2,3dihidroxipropil) adenina (DHPA), que es el primer aciclonucleósido con amplio espectro antiviral. Muestra ser inhibidor de la (S) adenosilhomocistein-hidrolasa, y por lo tanto particularmente inhibidor de virus DNA, que necesitan hacer metilaciones dependienABRIL 2001 FARMACOLOGÍA O H3C NH O HO O NH2 O N H3C N O HO O N NH N O HO O N3 Zalcitabina (ddC) Zidovudina (AZT) NH2 Estavudina (d4T) O HN N N NH N N O O HO HO O N N HO N N N NH2 S Lamivudina Didanosina (ddI) Abacavir Fig. 17. 2’,3’-dideoxinucleósidos inhibidores de la TI del VIH. tes de la S-adenosilmetionina. Por conjugación estructural entre este compuesto y los fosfonatos (en concreto el ácido fosfonoacético, homólogo superior del foscarnet) se llega a una nueva clase de antivirales, los fosfonatos de aciclonucleósidos (fig. 15). El HPMPC (cidofovir) puede usarse frente a CMV, HVH y virus papilloma humano (VPH), y tiene una duración de acción muy larga por su alta vida media. El cidofovir no sería un estricto terminador de cadena, pero sí lo es en la práctica puesto que la introducción de dos consecutivos establece tal tensión de cadena, que impide su prolongación. Están en fase de estudio clínico análogos, que sí serian terminadores de cadena estrictos (fig. 16). Nucleósidos inhibidores de la transcriptasa inversa (NRTI) En 1983 se conoció que el sida era causado por un retrovirus. El primer éxito en su tratamiento fue el uso del análogo de nucleósido AZT (zidovudina, 3’-azido-3’diseoxitimidina), que había sido 96 OFFARM sintetizado 20 años antes como potencial antitumoral. Todos los utilizados en clínica actualmente son 2’,3’-dideoxinucleósidos (fig. 17) y actúan de una manera muy similar. Se mono-, diy trifosforilan intracelularmente, Mientras que el aciclovir es dependiente de una enzima codificada por el virus para su primera fosforilación, el AZT es activado en todos sus pasos por enzimas de la célula huésped de esta manera engañan a la polimerasa y al ser incluidos en el ácido nucleico que se está formando, actúan como terminadores de la cadena al no poder prolongarse la misma por carecer del grupo hidroxilo de la posición 3’. El AZT entonces, como el aciclovir, es también un terminador de cadena, pero la mayor diferencia entre ambos modos de acción es en el ámbito de la activación por las quinasas. Mientras que el aciclovir es dependiente de una enzima codificada por el virus para su primera fosforilación, el AZT es activado en todos sus pasos por enzimas de la célula huésped. Este proceso de activación convierte al AZT en un fármaco mucho menos selectivo y con menor margen de seguridad. El AZT manifiesta solo una especificidad modesta por la transcriptasa inversa, aunque en este punto es conveniente hacer notar que en cualquier caso, el efecto es más drástico sobre el genoma viral que sobre el genoma de la célula huésped, porque esta última tiene un sistema de control celular más desarrollado que lleva a detectar y reparar con más eficacia el daño, de cuanto pueden hacerlo los organismos más simples. Esta mayor falta de especificidad se traduce en la aparición de efectos indeseables cuando se prolonga ABRIL 2001 FARMACOLOGÍA O NH2 N N HO N N N NH2 HO N O OH N N F Lobucavir Lodenosina NH2 N O RO P RO N N O O N RO P OR N O Adefonir (PMPA) Fig. 18. Lobucavir, lodenosina y adefovir. O H3C HN N N N Nevirapina N H3C O S N H N N O N H F3C O O Efavirenz Fig. 19. Inhibidores no nucleosídicos de la TI del VIH. 98 OFFARM – Cuando el virus se hacía resistente al AZT, mantenía su sensibilidad frente a ddC y ddI (por lo tanto, no se producía resistencia cruzada incluso en fármacos que tienen como diana la misma enzima). – Cuando se utiliza la combinación se produce un efecto sinérgico sobre las actividades individuales. – El VIH en un paciente tratado con AZT adquiere mutaciones en el gen de la TI que le incrementa la resistencia al AZT. Si se cesa el tratamiento con AZT y se continúa con un nucleósido alternativo, resulta la posterior adquisición de una posterior mutación que le confiere resistencia a este segundo nucleósido, pero suprime las «lesiones inducidas por AZT» y se produce reversión de la sensibilidad a AZT (fenómeno de supresión de resistencia). Por otro lado, se intenta mejorar la selectividad de estos análogos estudiando moléculas lo más alejadas posible del modelo para tratar de no engañar a la ADN polimerasa celular. Así están en fase clínica de estudio derivados de ciclobutano, derivados con sustituciones por átomos de flúor o fosfonatos de isósteros de aciclonucleósidos (fig. 18). Delavirdina N H CH3 CH3 O CI HN el tratamiento (anemia y neutropenia fundamentalmente), pero el mayor problema fue, de todas maneras, la aparición de resistencias. Esto puede reducirse con fármacos alternativos que puedan ser usados en combinación, y la experiencia en el campo de antimicrobianos sugería que la mejor asociación sería aquella en la que los componentes atacasen diferentes dianas farmacológicas. Sin embargo, como los primeros fármacos disponibles para el sida después del AZT fueron otros 2’,3’–dideoxinucleósido análogos y su diana la TI, combinaciones entre estos fueron las primeras ensayadas. De estas combinaciones, tres cosas me parecen especialmente destacables y sorprendentes: No nucleósidos inhibidores de la transcriptasa inversa (NNRTI) Los primeros compuestos inhibidores de la TI de este tipo fueron los denominados HEPT y TIBO a ABRIL 2001 FARMACOLOGÍA principios de los años noventa. Estos compuestos interfieren con la primera de las funciones de la TI [a) transcripción del ARN viral a ADN para formar híbridos ARN.ADN; b) degradación de la cadena de ARN, y c) replicación del ADN monocatenario] uniéndose de manera «no competitiva» en un sitio diferente (subunidad p66) del sitio catalítico, pero espacial y funcionalmente relacionado con el sitio de unión del nucleótido trifosfato. De esta manera el nucleótido trifosfato podría unirse a la enzima, pero el resultado es que no puede incluirlo en la cadena de ácido nucleico, posiblemente porque el NNRTI fuerza una estereoquímica «no eficaz» en la enzima. Se utilizan en clínica 3 compuestos (fig. 19). Todos ellos presentan estructuras muy diferentes pero que pueden caracterizarse por una disposición de dos estructuras lipófilas en «alas de mariposa» con un cuerpo central hidrófilo7. Terapia antisentido Núcleo ADN Citoplasma mARN mARN Antigén Proteína Antisentido Fig. 20. Terapia antigén y terapia antisentido. resulta de la sustitución de (P = O) por (P = S) (fig. 21). Estos son los que pueden considerarse de primera generación y a este grupo pertenece el único fármaco actualmente en uso clínico como antiviral, el fomivirsen (fig. 22), que funciona como hebra complementaria del mARN de CMV en la región 2, que codifica proteínas de regulación. El átomo de azufre es solo ligeramente más grande que el átomo de oxígeno y al ser menos electronegativo, deja una menor carga positiva sobre el átomo de fósforo, siendo así más dificilmente degradable por las nucleasas. Los PS-oligos mostraron un efecto antisentido global superior a ninguna otra de las modificaciones realizadas. A pesar de estas ventajas de los PS-oligos sobre los PO-oligos, ni la estabilidad frente a nucleasas, ni la biodisponibilidad fueron óptimas y, sin embargo, son propensos a unirse de forma no selectiva a diferentes proteínas, lo que les confiere los efectos colaterales. Para superar los problemas y no perder la potencia ya alcanzada con los PS-oligos, se está trabajando en los Se conoce como terapias antigén y antisentido a aquellas estrategias terapéuticas que nos permiten realizar un bloqueo de la función del ADN en el núcleo o del ARNm en el citoplasma de las células respectivamente, por acoplamiento de una nueva hebra de oligonucleótido o análogo (fig. 20). La terapia antisentido es más factible porque O el oligo no tiene que penetrar en el B O 3a núcleo celular . El acoplamiento de la nueva hebra Furanosa o cadena se basa en los mismos Posibles sitios de modificación principios por los cuales la naturaleO O za regula la información genética: la – Fosfodiéster complementariedad de los pares de O O bases A-T o A-U y G-C. B O Los oligonucleótidos no modificados tienen importantes problemas para ser usados en terapéutica: poca permeabilidad celular, fácil O O O O degradación por nucleasas e incluso O S – baja afinidad por secuencias de O O O O O O RNA. Esto lleva a pensar en la posibilidad de modificación de oligonucleótidos naturales bien sea en PO-óligo PS-óligo las porciones correspondientes a los anillos de furanosa o bien sea en los enlaces fosfodiéster5c. La modificación con fosforotioato (PS-oligos) Fig. 21. Oligonucleótidos (PO-oligos) y oligonucleótidos modificados (PS-oligos). 100 OFFARM ABRIL 2001 FARMACOLOGÍA d(p-tio)(GCGTTTTGCTCTTCTTCTTGCG)deoxirribonucleico Fig. 22. Fomivirsen (ISIS-2922). llamados «oligo mixtos» (MBO, mixed backbone oligos)8, que contienen más de un tipo de modificación de esqueleto, aunque una parte se mantiene de PS-oligo. Podemos considerarlos oligos de segunda generación y la elección de estas modificaciones y su posición en el MBO es clave para tratar de conseguir las propiedades antisentido deseadas. Se consiguen de esta manera oligos más seguros y también oligos en los que la absorción está facilitada porque se reduce la carga global de estas moléculas, con porciones de análogos casi neutros como los poliamida-ácidos nucleicos (PNA), o con guanidinas o tioureas sustituyendo al grupo fosfodiéster, lo que le confiere cargas positivas a pH ~7 por lo que junto a las negativas otorgadas por los PS-oligos, son moléculas con carácter zwiteriónico y casi carga global neutra. Interferones Los interferones (adoptan su nombre de «interferencia») son citocinas (cyto-célula y kinesis-movimiento): proteínas solubles en agua o glicoproteínas que libera una población celular como mediador intercelular o molécula de señalización, es decir, moléculas que son capaces de producir y liberar determinadas células para interrelacionarse con otras. Los interferones son citocinas de bajo peso molecular (aproximadamente 20.000, alrededor de 145 aa.) producidas por muchas células eucariotas como respuesta a muchos agentes inductores. Se descubren en 19579 y los más conocidos e importantes son: IFNα, que se producen por infeccion viral de leucocitos; IFN-β, que se producen por infección viral de fibroblastos; IFN-γ, que se produ- N N O O O Tilorone OH —(C ) 18 N N —(C ) 18 N N Propanodiamina sustituida Fig. 23. Inductores de interferón. ABRIL 2001 OH N Imiquimod ce por intervención de un antígeno sobre células T (también se llama interferón «inmunitario»); y los interferones ω y τ, que son producidos por la placenta. Pueden tener entonces diferentes actividades farmacológicas entre las que destacan como más importantes la antiviral y la antitumoral. Los más interesantes como antivirales son los IFN-α (que son en realidad 20 familias, siendo los utilizados en el tratamiento de la hepatitis C el IFN-α2a y el IFN-α2b) y los IFN-α. Estos son además los más parecidos entre sí, aunque el β es una glicoproteína y, sin embargo, el α es una proteína. Los interferones son citocinas de bajo peso molecular (aproximadamente 20.000, alrededor de 145 aa.) producidas por muchas células eucariotas como respuesta a muchos agentes inductores Los interferones se producen en una célula cuando es infectada por un virus y se liberan protegiendo a otras células de la infección (las células sanas casi no tienen interferón puesto que este ha de ser inducido), o mejor, impiden que el virus pueda realizar su ciclo reproductivo en ellas (el interferón interfiere con la multiplicidad viral). Aunque este mecanismo de acción está suficientemente contrastado, no está descartado que pudiese tener adicionalmente algún tipo de influencia en la liberación del virus de las células infectadas o incluso en los procesos de entrada, por interacción del interferón con receptores de membrana de las células. Las características fundamentales que los hacen interesantes como fármacos son las siguientes: OFFARM 101 FARMACOLOGÍA – Son muy potentes y de amplio espectro (a diferencia de un anticuerpo que produce una inmunidad muy específica), es decir, no son específicos para el virus, pero sí lo son para la especie que los produce. – Son muy seguros, exentos prácticamente de toxicidad por su alta selectividad en la acción antiviral. Los mayores problemas que presentan para ser utilizados como fármacos son: – Como todas las proteínas, son inestables (aunque el IFN-α y -α resisten bien el pH ácido y temperaturas de hasta 40-50 ºC) y tienen baja biodisponibilidad por problemas de absorción, de unión a otras proteínas plasmáticas y de fácil biodegradación – No tienen actividad frente a células infectadas, o tienen muchísima menos, por lo que, en este sentido serían más interesantes como preventivos que como curativos. – Es difícil y caro obtenerlos puros, aunque ahora es más sencillo al utilizar técnicas de ADN recombinante. Precisamente, para tratar de minimizar estos problemas se realiza un amplio esfuerzo en el desarrollo de fármacos que pudiesen actuar como «inductores de interferón», trabajando en dos frentes: – Pequeñas moléculas. Fue experimentado el tilorone que es un buen inductor en ratón, pero no así en humanos. Están en fase de experimentación clínica diversas propanodiaminas substituidas. Fue ya introducido en clínica recientemente el imiquimod, para el tratamiento de verrugas genitales externas producidas por VPH (fig. 23). Este fármaco forma parte entonces, de un nuevo grupo que puede llamarse «modificadores de la respuesta inmunitaria», desprovisto de efectos antivirales directos. – Polímeros. Se trata de polirribonucleótidos de doble hélice. Hasta el momento merece especial mención el poli I:C, que es un polirribonucleótido formado por una cadena con la base de inosina y la complementaria, con base de cito- sina. Para hacerlo más resistente a la hidrólisis, se estabiliza complejándolo con poli L-lisina y carboximetilcelulosa (poli ICLC). ■ Bibliografía y notas 1. Considero de utilidad para aspectos generales de virus: a) Ingraham JL, Ingraham CA. Introducción a la microbiología. Barcelona: Reverté, 1998, y b) Prescott LM, Harley JP, Klein DA. Microbiología. México: McGraw-Hill Interamericana, 1999. 2. On drugs and therapeutics. The Medical Letter 2000; 5-11. Para infecciones virales no causadas por HIV (páginas 17-22 para infección por HIV). Fármacos concretos se encuentran en Drugs of the future. 3. Considero de utilidad para aspectos generales de terapia antiviral: a) Bastow KF, Akanitapichat P. Antiviral agents. En: J. Wiley. Burger’s Medicinal Chemistry and Drug Discovery. Vol. 4. 5.a ed., 1997, y b) Blair E, Darby G, Gough G, Littler E, Rowlands D, Tisdale M. Antiviral therapy. Berlín: Bios Scientific Publishers. Springer-Verlag, 1998. 4. En 1952, Renato Dulbecco (Premio Nobel 1975) utilizó por primera vez un cultivo celular para el crecimiento de virus. 5. De Clercq E. Antiviral therapy for human immunodeficiency virus infections. Clin Microbiol Rev 1995; 8 (2): 200-239 (a: página 204 y referencias citadas; b: páginas 218-220, y c: páginas 217-218). 6. Kim ChU, Lew W, Williams MA, Liu H, Zhang L, Swaminathan S, Bischofberger N, Chen MS, Mendel DB, Tai ChY, Laver WG, Stevens RC. Influenza neuraminidase inhibitors possessing a novel hidrophobic interaction in the enzyme active site: design, synthesis, and structural analysis of carbocyclic sialic acid analogues with potent antiinfluenza activity. J Am Chem Soc 1997; 119: 681-690. Una recopilación interesante de este artículo con bibliografía adicional, la realiza Schnaar RL. Chemtracts-Biochemistry and Molecular Biology 1998; 11: 222-228. 7. De Clercq E. Non-nucleoside reverse transcriptase inhibitors (NNRTIs) for the treatment of human immunodeficiency virus type 1 (HIV-1) infections: strategies to overcome drug resistance development. Med Research Rev 1996; 16 (2): 125-157. 8. Zhou W. Mixed-backbone oligonucleotides as second generation antisense drugs. Drugs of the Future 2000; 25 (2): 183-191. 9. Isaacs A, Lindenmann J. Prod R Soc 1957; B147: 258-263.
