kapitoly z bioorganické chemie och/kbch · 2017. 4. 26. · 2 5. antivirotika •holý, a....

1

Kapitoly z bioorganické chemie

OCH/KBCH

RNDr. Lucie Brulíková, Ph.D.

LS 2016/2017

[email protected]

2

5. Antivirotika

• Holý, A. Principy bioorganické chemie ve vývoji antivirotik a cytostatik, UP Olomouc, 2004

• Blackburn et al. Nucleic Acids in Chemistry and Biology, RSC Publishing, UK, 3rd edition, 2006

• Alberts et al. Molecular Biology of the Cell, Garland Science, New York, 5th edition, 2008

3

1. Principy stavby virů, jejich taxonomie, klasifikace virů.

2. Životní cyklus virů, rozmnožování jednotlivých typů virů, jednotlivé fáze

životního cyklu virů, cesty infekce organizmu viry, některé pojmy

související s viry.

3. Viry a nádorová onemocnění.

4. Vakcíny, typy vakcín.

5. Viry způsobující závažná onemocnění a epidemie u lidí.

6. Terapie onemocnění člověka způsobených viry.

7. Virové infekce, které v minulosti způsobily závažné epidemie.

Obsah přednášky

4

➢ virová částice = VIRION

➢ skládá se z:

• nukleová kyselina

• kapsida – glykoproteinová slupka

➢ glykoproteiny jsou uspořádány symetricky a opakovaně v tzv.

podjednotkách a vzniká tzv. nukleokapsida

➢ nukleokapsida je symetrická (helikální nebo ikosohedrální dvacetistěn)

➢ virové částice mohou být obklopeny lipidovou membránou (např. viry

chřipky nebo HIV)

➢ její zbytky mohou zůstat po prostupu virionu membránou na povrchu

buňky jako „markery“

1. Principy stavby virů, jejich taxonomie

5http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/8c/Virus-types3.png


6http://www.bbc.co.uk/science/0/21143412


7

Symetrie virových partikul

Ikosahedrální

symetrie

Helikální symetrie


8

➢ Viry nemohou samostatně existovat, bez hostitelské buňky se

nemohou samy reprodukovat a ani skladovat volnou energii.

➢ Buňka a její replikační, transkripční a translační aparát pak slouží viru

k replikaci a vyrábí molekuly potřebné pro vznik nových virů.

➢ Poté, co se v buňce vytvoří dostatek materiálu na stavbu nových virů,

dochází k jejich uvolnění z buňky (a případně její destrukci).

➢ Nové viry se šíří dál i mimo

napadený organizmus.

➢ Tento proces se nazývá

lytický cyklus.


9

Klasifikace virů:

➢ Podle hostitele

▪ Viry bakterií (bakteriofágy)

▪ Rostlinné viry

▪ Živočišné viry – hmyzí, obratlovců

▪ Viry hub (mykofágy)

➢ Podle morfologie kapsidu a jeho geometrické symetrie

➢ Podle typu genoforu – podle charakteru nukleové kyseliny

▪ DNA viry

▪ RNA viry

▪ Retroviry – DNA i RNA viry nesoucí nebo využívající reverzní

transkriptázu


10

➢ viry, které ve své částici (virionu) obsahují ribonukleovou kyselinu

➢ dělí se na:

(a) dsRNA - viry s dvojšroubovicí RNA

(a) (+)ssRNA viruses – (+) sense RNA, jednovláknové +RNA viry (jejich

RNA má "sense" charakter, takže může být rovnou transkribována)

(a) (-)ssRNA – jednovláknové -RNA viry (jejich RNA má "antisense"

charakter, takže musí být přeložena do mRNA), některé (-)ssRNA

viry mají ambisense genom; mají (+) i (–) řetězec)

➢ v hostitelské buňce se normálně nevyskytuje RNA dependentní RNA

polymeráza, takže si jej musí virové částice kódovat (+RNA viry) či

přímo přinést s sebou (-RNA)


RNA viry

11

➢ replikace začíná z (+)RNA řetězců - pozitivní řetězce slouží jako

mRNA a jako templát pro syntézu (–)RNA

➢ rychlá mutace RNA virů (na rozdíl od DNA virů) je způsobena tím, že

RNA polymerasa nemá schopnost opravovat chyby vzniklé při

transkripci

➢ podle přítomnosti dodatečných lipidových a bílkovinných obalů se

stejně jako DNA viry dělí na:

➢ neobalené viry – např. pikornaviry (viry dětské obrny, virus

slintavky a kulhavky aj.)

➢ obalené viry – např. ortomyxoviry (viry chřipky)


RNA viry

12


RNA viry

Představitelé RNA virů:

➢ virus chřipky

➢ virus klíšťové encefalitidy – onemocnění napadající mozek a

mozkové blány

➢ virus dětské obrny

➢ virus hepatitidy A, C, D a E (naproti tomu virus hepatitidy B je

DNA retrovirus)

➢ virus tabákové mozaiky

➢ virus slintavky a kulhavky

➢ hantavirus - vyvolává onemocnění různého stupně závažnosti,

někdy i smrtelná, obvykle postihují ledviny nebo dýchací systém

➢ koronavirus - u člověka vyvolávají některé formy viru běžná

onemocnění (nachlazení), způsobující mj. SARS

➢ virus Newcastleské nemoci - představuje prototypový kmen

ptačího paramyxoviru sérotypu 1 (APMV-1)

13

➢ dsDNA/ssDNA

➢ k replikaci využívají DNA dependentní DNA polymerasu

➢ podle přítomnosti dodatečných lipidových a bílkovinných obalů se

obdobně jako RNA viry dělí na:

➢ obalené viry – např. Herpes viry (působí infekční opary)

➢ neobalené viry – např. Adenoviry (infekce dýchacích cest)

➢ Představitelé DNA virů:

➢ Herpes viry

➢ Poxiviry – viry pravých neštovic

➢ Lidský papilomavirus

➢ virus hepatitidy B (naproti tomu ostatní typy hepatitidy způsobují

RNA viry)


DNA viry

14

➢ RNA i DNA viry

➢ kódují vlastní reversní transkriptasu (RNA →DNA)

➢ pomocí reverzní transkriptázy jsou schopné přepsat svou genetickou

informaci do DNA, kterou následně mohou včlenit (inzertovat) do

genomu hostitelské buňky

➢ reverzní transkripce byla poprvé objevena právě u těchto virů, dnes je

však známo více virových čeledí s touto schopností


Retroviry

15

➢ Taxonomie: je známo 7 rodů retrovirů, v současnosti ve dvou

podčeledích:

Orthoretrovirinae

➢ Alpharetrovirus - typový druh: virus leukózy drůbeže

➢ Betaretrovirus - typový druh: virus nádoru mléčné žlázy myší

➢ Gammaretrovirus - typový druh: virus leukémie myší

➢ Deltaretrovirus - typový druh: virus enzootické leukózy skotu, HTLV

(virus lidské T-buněčné leukémie)

➢ Epsilonretrovirus - typový druh: virus kožních sarkomů ryb

➢ Lentivirus - typový druh: HIV

Spumaretrovirinae

➢ Spumavirus


Retroviry

16

2. Životní cyklus virů

➢ adsorpce na povrch buněk

➢ penetrace

➢ obnažení infekční nukleové kyseliny – rozbalení virionu a uvolnění

virové NK

➢ syntéza virových nukleových kyselin

➢ replikace RNA a DNA

➢ transkripce do mRNA

➢ translace virových proteinů

➢ skládání (maturace, zrání) virionů

➢ uvolnění nových virionů z buňky

https://www.youtube.com/watch?v=uIut0oVWCEg

17

http://nursingcrib.com/microbiology/influenza-virus-life-cycle/


adsorbce

penetrace

obnažení NK

skládání

uvolnění

replikace

transkripce

translace

18


http://www.bbc.co.uk/science/0/21143412

19


Účinnost replikačního cyklu viru

Během jediného replikačního cyklu adenoviru

(32-36 hod.)

se v jediné buňce vytvoří

10 000 VIRIONŮ

20

3. Viry a nádorová onemocnění

HBV (human hepatitis B virus)

• hepatocelulární karcinom

HPV (human papilomavirus)

• cervikální karcinom

EBV (Epstein-Barr virus) - patří mezi herpetické viry (DNA viry) a je

původcem infekční mononukleózy

• Burkittův lymfom - nádor, který řadíme mezi non-Hodgkinovské lymfomy

• nasofaryngeální karcinom - karcinomy nosohltanu

• Hodgkinův lymfom - neboli maligní lymfogranulom patří mezi nádorová

onemocnění lymfatické tkáně

JC (polyoma virus) - John Cunningham virus

• mozkové nádory

21

4. Vakcíny

➢ Vakcína (očkovací látka nebo imunizační agens) je látka, jejíž vpravení

do organismu má zajistit navození jeho imunity proti specifické chorobě.

➢ vakcinace

➢1796 – Edward Jenner - poprvé použil k výrobě prášku strupy z

kravských neštovic, které u člověka způsobují jen relativně lehké

onemocnění

➢ 19. století - Louis Pasteur, zakladatel imunologie a mikrobiologie,

definoval základy teorie imunizace, vypracoval obecné postupy pro

přípravu vakcín a několik jich sám vyvinul. Roku 1870 provedl první

úspěšné očkování proti anthraxu a zároveň uskutečnil pokus, který

dokázal účinnost imunizační metody. Roku 1885 provedl první

úspěšné očkování člověka proti vzteklině.

22

4. Vakcíny

➢ imunoprofylaxe – postupy cíleného zvyšování specifické imunity vůči

infekčnímu agens

➢ existují dva základní typy imunoprofylaxe:

➢ aktivní imunizace – navození specifické imunity aplikací

očkovacích látek-vakcín

➢ pasivní imunizace – podání již vytvořených protilátek (aplikace

hyperimunních sér)

➢ Aplikace vakcín řadíme tedy mezi aktivní imunizaci.

➢ dříve –stopové množství rtuti v přípravku thimerosal - přítomnost

zabraňovala jednak množení bakterií, ale hlavně likvidovala případné

aktivní zbytky virů

23

4. Vakcíny

➢ vyvolání imunity je podmíněno imunitní odpovědí na antigeny na

povrchu virionu

➢ většina vakcín sice zabrání vzniku epidemií, ale nikoli jednotlivým

onemocněním – nutnost vývoje antivirotik i proti chorobám na které

máme účinné vakcíny

➢ vakcína musí být – účinná, neškodná

➢ primárním předpokladem je výběr vhodného antigenu, který navodí

účinnou – protektivní imunitu (tj. zcela ochrání organismus před

vznikem nemoci)

➢ vybraný antigen musí být také dobře imunogenní, tj. navodit

dostatečnou imunitní odpověď

➢ proto k antigenům při výrobě vakcín ještě přidávají tzv. adjuvans (=

chemická látka, která zesiluje imunitní odpověď) nebo imunostimulační

látky

24

➢ kolektivní imunita – stav, kdy je populace proočkována nad určitý

limit, v tom případě je v ní natolik malé množství potenciálně

infikovaných jedinců, že se virus nemůže efektivně šířit, nevzniká

epidemie, i když k ojedinělým nákazám může dojít

➢ např. u viru spalniček je nutná proočkovanost >95%, aby se zabránilo

vzniku epidemie

➢ plošné očkování proti spalničkám je u nás zavedeno od roku 1969

➢ do té doby bylo ročně 60 000 až 80 000 případů, 50-100 úmrtí ročně

➢ 1996 - 10 případů

➢ 1997 - 14 případů

➢ 1998 - 19 případů

➢ 1999 - 1 případ

➢ Holandsko 1999 – epidemie spalniček v oblasti „Bible Belt“ - > 85 %

populace odmítá z náboženských důvodů očkování – 2300 případů, 3

úmrtí, v 53 případech komplikace a vážné následky

➢ 2014 – epidemie spalniček v USA, kde byla tato nemoc v roce 2000

označována za vymýcenou (Dr. Andrew Wakerfield, podvodná studie,

autismus)

4. Vakcíny

25

➢ tradiční typy vakcín:

• živá vakcína (vakcína s živým virem)

• virulentní - už se nepoužívá, (např. variolizace, dnes se z nouze

zkouší u pacientů nakažených ebolou, protože zatím není jiná oficiální

léčba krom podpůrné)

• heterologní - použití kmene, který u člověka nevyvolává

onemocnění, ale má podobnou strukturu antigenu (vakcinace proti

variole)

• atenuovaná - virus kultivovaný v buňkách cizích hostitelů ztrácí

infekčnost (oslabená)

• inaktivovaná - vzniká umrtvením mikroorganismu, takže zcela ztrácí

schopnost vyvolat infekční onemocnění

• celobuněčná – často používaná u bakteriálních infekcí, používají se

celé bakteriální buňky, které jsou ale umrtvené, takže nemohou

způsobit infekci

• toxoidová - část organismu, obvykle toxin zbavený toxického účinku

(toxoid, často se toxicita ztrácí inkubací s formaldehydem).

4. Vakcíny

26

➢ tradiční typy vakcín:

• subjednotková

• s purifikovaným antigenem - antigen je izolován z původce

onemocnění

• se syntetickým antigenem - antigen je uměle připravený

• ribozomální - ribozómy izolované z bakterií působících onemocnění

jsou schopné navodit imunitu proti těmto bakteriím

4. Vakcíny

27

➢ rekombinantní vakcíny

• při tvorbě rekombinantních vakcín se vezme konkrétní gen z viru,

baktérie či parazita, který je kóduje vznik specifického antigenu

• tento gen se inkorporuje do jiného organismu (např. baktérie

Escherichia coli), jež poté produkuje specifický antigen.

• subjednotková

• s deletovaným genem - používá se mikroorganismus, u

něhož byl odstraněn jeden nebo více genů a stal se tak

neinfekční

• vektorová - vektor kódující specifický antigen se vloží do

neškodné bakterie, např. e. coli a na jejím povrchu se vytvoří

tyto antigeny. Lidský organismus si pak proti nim vyvine

imunitní odpověď.

4. Vakcíny

28

➢ DNA vakcíny

➢ Do organizmu se vpraví vektor, úsek DNA (např. plazmid), obsahující

geny pro jeden nebo dva specifické antigeny z původce onemocnění.

➢ Přítomnost těchto antigenů vyvolá imunitní odpověď a vytvoření

protilátek.

➢ Tyto protilátky pak vakcinovaného chrání před případnou infekcí.

➢ Vektory pro antigeny musí být vysoce expresní, obvykle obsahují

silný virový promoter, který zajistí, že je hodně exprimován a vysoká

koncentrace antigenů napomůže vytvořit dostatečné množství

protilátek.

4. Vakcíny

29

Nejdůležitější protivirové vakcíny jsou v současné době proti těmto

nemocem:

➢ variola - ve většině zemí byl tento program ukončen, dnes opět nabývá

na významu – bioterorismus

➢ polio (obrna)

➢ žlutá zimnice - nebezpečné virové krvácivé horečnaté onemocnění

➢ spalničky - provázené charakteristickou vyrážkou, mezi první projevy

patří kašel, zánět spojivek a rýma

➢ zarděnky - projevují se charakteristickou vyrážkou na kůži

(exantémem)

➢ vzteklina - akutní virové onemocnění centrálního nervového systému

➢ hepatitis B

➢ chřipka

➢ klíšťová encefalitida – onemocnění napadající mozek a mozkové

blány

4. Vakcíny

30

5. Viry způsobující nejvážnější choroby a

epidemie

Cesty infekce organismu viry:

➢ infekcí buněk sliznice – dojde k onemocnění horních cest dýchacích

nebo zažívacího traktu (rhinoviry, influenzaviry, coronaviry, rotaviry, RSV)

➢ infekce buněk sliznice a následný přenos nervovými vlákny nebo

krví – dojde k onemocnění v cílových tkáních (herpesviry, picornaviry,

poxviry, spalničky, příušnice)

➢ přímým přenosem krví – dojde k onemocnění v cílových buňkách nebo

tkáních (flaviviry, alfaviry, bunyaviry, HIV, HBV, vzteklina)

31


epidemie

Pojmy:

➢ infekčnost – míra schopnosti viru infikovat buňku – kvantitativní

měřítko, vyjadřuje se v infekčních jednotkách, např. PFU, titru viru

➢ střední infekční dávka – ID50 – stačí k infekci poloviny přítomných

jedinců (buněk, zvířat)

➢ latentní infekce – infekce, při níž nelze až do aktivace prokázat

přítomnost infekčních virových částic

➢ viremie – přítomnost virových částic v krvi

➢ virurie – přítomnost virových částí v moči

➢ virulence – schopnost viru vyvolat onemocnění

32http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/16/Viral_infections_and_involved_species.png

33


epidemieLidské DNA viry

Čeleď Rod Lidské pathogeny

Parvoviridae Dependovirus adeno-asociovaný virus 2

Papilomaviridae Papillomavirus HPV 1-48 (papilomaviry, 9 kmenů malign.)

Polyomaviridae Polyomavirus SV-40 (progresivní leukoencefalopatie)

Adenoviridae Mastadenoviruslidské adenoviry 1-49 (adenovirové pneum.,

konjunktivitidy)

PoxviridaeChordopoxvirus vaiola, kravské neštovice, vaccinia

Molluscipoxvirus molluscum contagiosum

Herpesviridae

aSimplexvirus HSV-1, HSV-2

Varicellavirus VZV (plané neštovice, pásový opar)

bCytomegalovirus HCMV (HHV-5)

Roseolovirus HHV-6, HHV-7

c Lymphocryptovirus EBV (mononukleosa, Burkittův lymfom), HHV-8

34

Lidské RNA viry

ČELEĎ ROD LIDSKÉ PATHOGENY

Paramyxoviridae

Paramyxovirus parainfluenza 1-4

Morbilliviru spalničky

Rubulavirus příušnice

Pneumovirus RSV

Rhabdoviridae Lyssavirus vzteklina

Filoviridae Ebolavirus Marburg, Ebola

Orthomyxoviridae Influenzavirus chřipka A,B,C

Bunyaviridae

Bunyavirus viry Bunyamwera, kalifornská encefalitida, Tahyna

Phlebovirus horečka papatači (sandfly fever), horečka Rift Valley

Nairovirus krymská hemoragická horečka

Hantavirus Hantaan virus

ArenaviridaeArenavirus viry hemoragických horeček Lassa, Machupo, Junin

Deltavirus Virus hepatitidy delta

Picornaviridae

Enterovirus poliovirus 1-3 (obrna), coxsackie A1-A22, B1-B6

Rhinovirus rhinovirus 1-113 (rýma)

Hepatovirus hepatitis A virus

Cardiovirus virus encefalomyokarditidy

Parechovirus echovirus

Caliciviridae Cardiovirus hepatitis E virus

Astroviridae Astrovirus lidský astrovirus (gastroenteritidy)

Coronaviridae Coronavirus virus infekční bronchitidy

TogaviridaeAlfavirus viry encefalitid koní

Rubivirus zarděnky

FlaviviridaeFlavivirus

virus žluté zimnice, dengue, klíšťové, japonské a

západonilské encefalitidy

Hepacivirus hepatitis C virus

Reoviridae

Rotavirus rotavirus A

Coltivirus virus koloradské klíšťové horečky

Orbivirus virus horečky Orungo, Kemerovo

35


epidemie

Lidské DNA/RNA viry, nesoucí nebo využívající reverzní transkriptázu

Čeleď Rod Lidské pathogeny

Hepadnaviridae Orthohepadnavirus hepatitis B virus

Retroviridae

Oncovirus HTLV-I, HTLV-II

Spumavirus lidský spumavirus

Lentivirus HIV, Maedi/Visna, FIV, SIV

36

Vakcina

dostupná

Účinná chemoterapie Žádná

terapiedostupná ve vývoji

Polioviry - obrna

Rýma - rhinoviry

Enterovirové průjmy

Hepatitis A

Hepatitis C

Zarděnky

Žlutá zimnice

Dengue

Klíšťová encefalitida

Vzteklina

Exotické viry (Lassa,Sandfly,West Nile…)

Ebola

Hemoragické horečky

Příušnice

Spalničky

Subakutní sklerotizující panencefalitida

Respirační syncitiální virus - pneumonie

Chřipka

Parainfluenza

AIDS – HIV-1, HIV-2

Terapie onemocnění člověka způsobených RNA viry

6. Terapie onemocnění člověka způsobených

viry

37

Vakcina

dostupná

Účinná chemoterapie Žádná

terapiedostupná ve vývoji

Hepatitis B

Papillomaviry

Progresivní leukoencefalopatie

Adenovirové pneumonie, konjunktivitidy

Herpes simplex typ 1 a 2

Varicella zoster

Cytomegalovirové infekce

Mononukleosa, Burkittův lymfom

Variola

Monkeypox

Molluscum contagiosum

Terapie onemocnění člověka způsobených DNA viry


viry

38

• HEPATITIS A

• HEPATITIS C

• ENTEROVIRY

• VIRUS ŽLUTÉ ZIMNICE

• VIRY HEMORAGICKÝCH

HOREČEK

• HANTAVIRY

• DENGUE VIRUS

• EBOLA VIRUS

• INFLUENZAVIRY

• HEPATITIS B

• HERPES SIMPLEX VIRY

• CYTOMEGALOVIRY

• HERPES ZOSTER VIRUS

• VIRUS EPSTEINA-BARROVÉ

• MONKEYPOX VIRUS

• VARIOLA VIRUS

• PAPILOMAVIRY


viry

39

AIDS

• ZLEPŠENÍ SOUČASNÉ TERAPIE, SNÍŽENÍ ZÁTĚŽE

• LÉKY PROTI RESISTENTNÍM MUTANTŮM HIV

• ZVÝŠENÍ DOSTUPNOSTI LÉKŮ

• PROFYLAXE

• POSÍLENÍ IMUNITNÍHO SYSTÉMU, VAKCINA

• TERAPIE OPORTUNNÍCH INFEKCÍ

• HERPES GENITALIS

• ANNOGENITÁLNÍ PAPIL.

• KAPOSIHO SARCOM

• HEPATITIS B


viry

40

Rhabdoviry

• viry členovců, obratlovců

• VSV – vesicular stamatitis virus – prasata, dobytek

• Lyssavirus – vzteklina

Filoviry

• přirozenými hostiteli pravděpodobně hlodavci

• u člověka způsobují hemorhagickou horečku – smrtelná

• Ebola, Marburg

Paramyxoviry

• infekce respiračního traktu

• RSV – respirační syncytiální virus, infekce dolního dýchacího traktu

u dětí

• příušnice, spalničky, psinka

Orthomyxoviry

• chřipka

(-)ssRNA VIRY

7. Hlavní cíle současného vývoje antivirotik

41


(-)ssRNA VIRY - Chřipka

➢ Chřipka je jedno z nejběžnějších virových onemocnění, které způsobuje

stovky tisíc úmrtí ročně, obvykle u starších nebo imunosuprimovaných

pacientů, pro většinu populace však není chřipková infekce fatální.

➢ Existuje více kmenů virů chřipky a čas od času, když se různé kmeny

těchto (-) ssRNA virů potkají v jednom hostiteli, zkombinují segmenty

genomu do agresivní formy (genetický shift), která je schopná vyvolat

pandemie s milióny mrtvými.

➢ Viry chřipky mají 11 vlastních proteinů. Ty jsou kódované ve formě

sedmi nebo osmi krátkých samostatných úseků RNA.

➢ U chřipkových virů dochází k častým mutacím, protože virová RNA

polymerasa, která je nutná pro replikaci viru, nemá opravnou funkci a

sama o sobě pracuje s průměrnou chybovostí 1 mutace na 1000

inkorporovaných nukleotidů.

42

➢ patří mezi Orthomyxoviry – afinita k mukopolysacharidům (myxa = sliz)

zakončených kyselinou sialovou (fungují jako receptory)

➢ tři kmeny: A (u savců a člověka, mohou se vzájemně infikovat)

B (pouze u člověka)

C (u člověka a prasat)

➢ průměrná morbidita (nemocnost): 10% u dospělé populace, 30% u dětí

➢ vysoká morbidita a mortalita: v kategorii >65 LET (např. v USA 10–40 tisíc

úmrtí ročně, společenské náklady cca 12 miliard US $ ročně)



43

➢ pandemie chřipky: opakují se po 10- 40 letech, postihují až 50% světové

populace

➢ Ruská chřipka (1889) – cca 1 mil. mrtvých (typ H2N2)

➢ Španělská chřipka (1918) - cca 20 mil. obětí (typ H1N1)

➢ Asijská chřipka (1957) – cca 1 – 1.5 mil obětí (typ H2N2)

➢ Hongkongská chřipka (1968) – cca ¾ mil – 1 mil. obětí (typ H3N2)

➢ Mexická chřipka (2009) - (typ H1N1)



44

Virion chřipky má dva hlavní povrchové proteiny:

• HEMAGLUTININ - zprostředkuje vazby mezi virionem a receptory na

povrchu buněk respiračního traktu obsahujících vazby kyseliny sialové (H1-

H13)

• NEURAMINIDASA - umožňuje uvolnění nových virionů z povrchu buňky

a zabraňuje jejich agregaci - štěpí terminální vazby sialové kyseliny host.

buňky (H1-H9)

Inhibitory neuraminidasy nesnižují infekčnost viru, ale omezují jeho šíření



https://www.youtube.com/watch?v=YSgkoldBNkI&t=2s

45

OCOOH

OH

HO

HO

CH3CONH

HO

HO

O COOH

HO

HN

CH3CONH

HO

HO

HN NH2

GANA [13 mM]SIALIC ACID

COOH

NHCOCH3

NH

NH

NH2

O

COOH

NHCOCH3

NH

NH

NH2

OH

OH

HO

COOH

HNCH3CO

O

CHC2H5 C2H5

H2N

[1 nM][0.1 nM][2 mM]



46



47

➢ Vakcíny proti chřipce mají nízkou účinnost, cca 70 – 90 %, a

vzhledem k častým mutacím virů je nutné každoročně vyvíjet vakcíny

nové a opakovat očkování.

➢ Mutace obvykle způsobují drobné změny ve struktuře neuraminidasy i

hemaglutininu, dochází k tzv. antigenovému driftu a postupně se

vyvine kmen, který je více či méně rezistentní proti existujícím

protilátkám, a tím protilátky částečně ztrácí účinnost.

➢ Dalším problémem je, že viry mají několik přirozených rezervoárů

(ptáci, prasata), čas od času se v jednom hostiteli sejde několik

odlišných kmenů virů, které si navzájem vymění geny kódující pro ně

vhodné proteiny a vznikne tak kmen s novou kombinací genů

(antigenový shift).



https://www.youtube.com/watch?v=ug-M1nIhfIA

https://www.youtube.com/watch?v=c-36EiSejFU

48http://en.wikipedia.org/wiki/File:Influenza_geneticshift.jpg



49

Dostupné léky:

➢ AMANTADIN, RIMANTADIN – účinné pouze proti kmenu A, blok

adsorpce, rychle vznikají rezistentní mutanty

➢ Inhibitory neuroamidinasy:

▪ ZANAMIVIR – účinný proti A i B, ale pouze v aerosolu (Relenza)

▪ OSELTAMIVIR - účinný proti A i B, orální preparát (Tamiflu)

amantadin

Symmetrel,

Amantan

rimantadin

Flumadine zanamivir

Relenza,

aerosol

oseltamivir

Tamiflu,

perorální



50

Komerční název Generický název Výrobce

Symmetrel Mantadix

Amantan

amantadin Novartis

Aliance/Valeant

Roche Pharmaceuticals

Flumadine rimantidin Forest Laboratories

Relenza zanamavir GlaxoSmithKline

Tamiflu oseltamivir Roche Pharmaceuticals

Virazole, Virazid,

Viramid

ribavirin Valeant Pharmaceuticals

Přehled protichřipkových látek.



51

Bunyaviry

• způsobují hemorhagické horečky a encefalitidy

• vektory jsou krev sající členovci – komáři a klíšťata u nichž probíhá

bezpříznaková infekce (Bunyav. a Phleboviry – komáři; Nairoviry,

Uukuviry – klíšťata)

• u holodavců bezpříznaková infekce, možnost přenosu na člověka

aerosolem z exkrementů infikovaných zvířat

Arenaviry

• přirozenými hostiteli jsou hlodavci

• infikace člověka z exkrementů

• horečka Lassa, jihoamer. hemorhagická horečka Junin, Machupo

7. Hlavní cíle současného vývoje antivirotik(-)ssRNA VIRY

52

(-)ssRNA VIRY - Ebola


➢ též krvácivá horečka ebola je virové onemocnění ze skupiny

krvácivých (hemoragických) horeček, které napadá lidi a některé další

primáty

➢ původcem je filovirus ebola

➢ dosud největší epidemie této nemoci s největším počtem úmrtí

propukla na přelomu let 2013 a 2014 v západní Africe

➢ symptomy se obvykle začínají projevovat dva až tři týdny po nákaze

virem, a to horečkou, bolestí v krku, bolestmi svalů a bolestí hlavy, dále

typicky následuje nevolnost, zvracení a průjem, společně se zhoršeným

fungováním jater a ledvin, v této fázi začínají mít někteří lidé problémy s

krvácením

53



➢ 1976 – první objevení viru v blízkosti řeky Ebola

➢ v srpnu 2014 počet nakažených přesáhl 7 000 lidí a počet mrtvých 3 500

lidí

➢ v současnosti je známo 5 kmenů viru ebola

➢ tři z nich (ebola-Zair, -Súdán a -Bundibugyo) napadají člověka

54

➢ ve vztahu k tomuto onemocnění neexistuje žádná specifická léčba

➢ ve vývoji jsou tři léčiva

➢ vzhledem k rozsáhlé epidemii v roce 2014 FDA povolil použití dvou z

těchto léků u nemocných, konkrétně pak léčiv ZMapp (nedosáhlo ani první

fáze klinických testů) a TKM-Ebola (staženo z první fáze klinických testů

kvůli vedlejším účinkům)

➢ několik vakcín se zatím vyskytuje jen ve stádiu pokusů.

➢ první testy jedné z nich na lidech se uskutečnily 18. listopadu 2003.

Vědci z Výzkumného vakcinačního Centra (VRC) při Národním institutu

Alergií a Infekčních onemocnění (NIAID) a z Národního zdravotního

institutu (NIH) vytvořili vakcínu, která byla podávána dobrovolníkovi na

Klinickém centru při NIH v Bethesdě v Marylandu.

➢vakcína neobsahuje žádný infekční materiál z viru Ebola

➢ zdá se, že testy na opicích vykazují pozitivní výsledky



https://youtu.be/sRv19gkZ4E0

https://youtu.be/sRv19gkZ4E0

55



56

• Enteroviry – polio (dětská obrna), coxsackie

• Rhinoviry – viry rýmy

• Aphtovirus – FMD – virus kulhavky a slintavky

• Cardiovirus

• Hepatovirus – virus žloutenky typu A

➢ Replikují se na membráně ER, lyzují buňky (kromě hepatitidy A), mají

ikosahedrální kapsidu

➢ Poliovirus – nejdříve se množí na sliznici nosohltanu, v tenkém střevě

(horečnaté onemocnění) a lymfatickém systému, pokud nejsou v těle

protilátky dojde k pomnožení v CNS (paralytická fáze, ca u 1% pacientů)

(+)ssRNA VIRY - Picornaviry


57



58

Enteroviry

➢ Statistické údaje z USA:

➢ 10-15 milionů případů ročně

➢ nejčastěji CNS

➢ Hlavní původci virových meningitid (600 tisíc ročně v USA)

➢ respirační onemocnění

➢Záněty plic

➢ Chemoterapie: žádná (výhledově pleconarit)

O

H3C

H3C

N O

N CF3

N O

H3C

Pleconarit



59

Rhinoviry

➢ nejběžnějšími a nejinfekčnějšími nositeli nachlazení v lidské populaci

➢ Statistické údaje z USA:

➢ 1miliarda případů ročně (z toho 66 milionů vyžaduje lékařskou péči)

➢ rozpoznáno 99 typů lidských Rhinovirů, které se liší v závislosti na

velikosti povrchových proteinů

➢ Chemoterapie: žádná (výhledově pleconarit)

Hepatitis A

➢ V Evropě první zmínka v 8. století

➢ „nemoc špinavých rukou“

➢ „infekční žloutenka“

➢ výskyt ~ 9 případů/100 000 obyvatel (USA)

➢ Chemoterapie: žádná, vakcinace



60

Flaviviry

• těžká onemocnění lidí a zvířat

• přenášejí členovci sající krev – komáři, klíšťata

• klíšťová encefalitida (neurotropní)

• horečka Dengue, žlutá zimnice (neurotropní,vpoškozuje játra a ledviny)

• Hepacivirus – hepatitida C

Togaviry

• obalené (toga = plášť)

• Rubivirus – zarděnky

• Alfaviry – přenášejí krev sající členovci – bezpříznaková infekce

Coronaviry

• respirační onemocnění – SARS

(+)ssRNA VIRY


61

Dříve „NON-A, NON-B“

Čeleď: Flaviviridae

Rod: Hepacivirus

➢ Nejčastější původce chronických virových hepatitid

➢ V USA má 1,8% populace protilátky, 74% má prokázanou chronickou

infekci s virémií (číselně: 3,9 milionů nakaženo, 2.7 milionu trpí

chronickým onemocněním)

➢ Během 10-30 let působí cirhózu jater a hepatocelulární karcinom

(každoročně 2-5%)

➢ V USA ročně 8 000 -10 000 úmrtí, prognóza pro rok 2010 je 38 000

úmrtí ročně

➢ Hepatitida C je nejčastější příčina transplantací jater

➢ Chemoterapie: ve vývoji (ribavirin s interferonem + další)


(+)ssRNA VIRY - Hepatitis C

62



63

➢ u infikovaného jedince vznikne cca trilion virových partikulí denně

➢ Virální RNA polymeráza nemá opravnou funkci a dochází k rychlým

mutacím. Virální proteiny jsou syntetizovány jako polyprotein, který je

následně štěpen na jednotlivé strukturní a nestrukturní proteiny virální

proteázou.

➢ Standardní léčba hepatitidy C s příznaky zánětu jater zahrnuje použití

kombinace pegylovaného interferonu alfa s léčivem ribavirin.

➢ V posledních letech se však objevily nové látky a nové kombinace

léčiv, např. kombinace bocepreviru nebo telapreviru s ribavirinem nebo

sofosbuvir s ribavirinem.

➢ Konkrétní léčba HCV bude zmíněna v další přednášce.



https://www.youtube.com/watch?v=ZJ0wQ4sTAwQ

64

➢ Zika virus (zkráceně ZIKV) je virus patřící do čeledi Flaviviridae

➢ přenášen komáry egyptskými

➢ způsobuje horečku zika, která se kromě vysokých teplot projevuje také

vyrážkou a bolestí hlavy i kloubů

➢ vysoké riziko představuje pro těhotné ženy, jejichž dětem může

způsobit těžkou vývojovou poruchu mikrocefalii


(+)ssRNA VIRY – virus Zika

65


➢ nejdříve se uvádělo, že virus Zika není mezi lidmi nakažlivý, ale v

únoru 2016 bylo uvedeno, že ZIKV může být mezi lidmi přenášen

pohlavním stykem

➢ brazilští zdravotníci potvrdili také přenos viru prostřednictvím krevní

transfúze

➢ aktivní virus byl objeven také ve vzorcích moči a slin

➢ proti onemocnění zatím neexistuje lék, brazilská vláda však usiluje o

urychlený vývoj vakcíny

➢ jedinou prevencí je ochrana před komářím bodnutím

➢ inkubační doba u viru zika činí 3–12 dní, přičemž 60–80 %

postižených nevykazuje žádné symptomy


66


➢ 1947 – virus poprvé objeven u opic v pralese Zika v Ugandě

➢ 1954 - první případy nákazy člověka byly hlášeny v Nigérii (po roce

1945 virus pravděpodobně migroval do Jihovýchodní Asie)

➢ 2006 - rozluštěn genetický kód viru

➢ 2007 - první velká epidemie způsobená virem Zika v Mikronésii

(nakaženo 185 lidí, žádná úmrtí)

➢ Ještě na počátku roku 2014 bylo hlášeno okolo 250 nových případů

nákazy, zejména v Africe a v Asii.

➢ Ovšem podle odborníků mohlo být toto nízké číslo způsobeno tím, že u

většiny ostatních případů došlo k záměně s horečkou Dengue a dalšími

virovými nákazami, které mají podobné příznaky.

➢ 2015 – šíření viru po jiho- a středoamerických státech.

➢ 2016 - zjištěn ve více než dvaceti zemích, např. Brazílie, Kolumbie,

Ekvádor, Paraguay, Panama, Mexiko

➢ Přední američtí lékaři se obávají, že má virus pandemický explozivní

potenciál a WHO odhaduje, že v následujících několika letech bude

nakaženo 3 až 4 miliony lidí.


67


V

Výskyt viru Zika ve světě k roku 2016

https://cs.wikipedia.org/wiki/Zika_virus


68

Reoviry

• reoviry – respiratory and enteritic orphan virus (často bezpříznaková

infekce)

• rotaviry – těžká průjmová onemocnění

dsRNA viry


69

➢ významné pathogeny – gastroenteritida u kojenců a malých dětí

➢ celkem 150 milionů případů ročně

➢ 3 miliony mrtvých ročně v rozvojových zemích

➢ účinnost vakcíny je pochybná

➢ ve vazebných místech pro rotaviry v buňkách střevní sliznice jsou

patrně glykokonjugáty s N-acetylneuraminovou kyselinou

➢ syntetické sialylfosfolipidy vytvoří liposomovou dvojvrstvu s Neu-Ac

na povrchu buňky, která pak reaguje s virem místo buněčného

receptoru


dsRNA viry - Rotaviry

70

Polyomaviry

• JC virus, BK virus

• mohou způsobit vážná onemocnění u pacientů se sníženou imunitou

(progresivní multifokální leukoencefalopatie, hemorhagická cystitda)

• terapie žádná (cidofovir)

Lidské papillomaviry (HPV)

• bradavice

• některé kmeny malignizující – rakovina děložního čípku

• kožní léze u pacientů se sníženou imunitou (AIDS)


Poxviry

• variola – pravé neštovice, vaccinia, cowpox, monkeypox, orf


DNA viry


71

HSV-1

• herpes labialis, keratitis (oční), neonatální herpes

HSV-2

• genitální herpes

VZV

• varicela – chicken pox

• inf. CNS – pásový opar

• může způsobit pneumonii

• u pacientů s imunitní nedostatečností těžké infekce

CMV

• retinitida

• kongenitální infekce plodu – malformace

7. Hlavní cíle současného vývoje antivirotikDNA viry - Herpesviry

72

EBV

• mononukleosa – “kissing“ “honeymoon“ disease

• napadá B-lymfocyty (horečka, zduřelé uzliny)

• Burkittův lymfom (Afrika)

• nasofaryngeální karcinom (jižní Asie)

terapie – inhibtory herpesvirové DNA polymerasy (acyklické

nukleosidy), např. cidofovir (CMV)


73

Subfamily Herpesvirus HHV family designation

Alpha herpesviruses

Herpes simplex virus type 1 (HSV-1) HHV-1

Herpes simplex virus type 2 (HSV-2) HHV-2

Varicella zoster virus (VZV) HHV-3

Beta herpesviruses

Cytomegalovirus (CMV) HHV-5

Human herpesvirus type 6 HHV-6


Gamma herpesviruses

Epstein-Barr virus (EBV) HHV-4



74

H2N

HN

O

N

NN

O

OH

OH

ganciclovir

Cytovene

N N

N

O

HN

H2N

OOH

aciclovir

Zovirax

N N

N

O

HN

H2N

OO

O

H3C CH3

NH2

valaciclovir

Valtrex, Zelitrex

N N

N

O

HN

H2N

OO

O

ONH2

H3C CH3

O

H2NCH3

CH3

N N

NN

H2N

O

O

O

O

CH3

CH3

famciclovir

Famvir

valganciclovir

N N

NHN

H2N

OH

OH

O

penciclovir

Denavir, Vectavir

HOOC-P(O)(OH)2

foscarnet

➢ Acyklické nukleosidy s účinkem proti herpesvirům


75

Varicella zoster (VZV)

➢ Plané neštovice – horečka, vyrážka

➢ Pásový opar

• 500 tisíc případů ročně jen v USA

• bolestivé onemocnění, často s těžkými komplikacemi, zejména v

orofaciální oblasti

• častý výskyt u imunosuprimovaných pacientů, např. nemocných

AIDS, po transtraplantacích tkání nebo chirurgickém léčení nádorových

onemocnění

Současná chemoterapie:

➢ vakcína je v pokročilém stupni vývoje - inhibitory virové DNA

polymerasy


76

HN

N N

N

O

H2N

Valaciclovir

OO

NH2

O

N

N N

N

H2N

Famciclovir

O

O

O

O

BROVUDIN NESMÍ BÝT POUŽÍVÁN SOUČASNĚ S 5-

FLUORURACILEM

(jeho metabolit – 5-(2-bromvinyl)uracil – inhibuje DHU reduktasu a

zvyšuje tak toxicitu FU) !


77

H2N

HN

O

N

NN

O

OH

OH

N

N

NH2

O

OH

O P(O)(OH)2

ganciclovir

Cytovene®

cidofovir

Vistide®

O

HO

P

OOH

OH

foscarnet

Foscavir®

N

NCl

Cl

HN

OOH

OHOH

Maribavir, phase III

N N

N

O

HN

H2N

OO

O

ONH2

H3C CH3

O

H2NCH3

CH3

valganciclovir

➢ Pneumonie, Retinitida, Kolitida – u pacientů s imunitní nedostatečností

7. Hlavní cíle současného vývoje antivirotikDNA viry – Herpesviry - Lidské cytomegaloviry

78

Komerční název Generický název Výrobce

Inhibitory HSV a VZV

Zovirax aciclovir GlaxoSmithKline

Zelitrex, Valtrex valaciclovir GlaxoSmithKline

Denavir, Vectavir penciclovir Novartis

Famvir famciclovir Novartis

Herpid, Stoxil, Idoxene, Virudox idoxuridin Yamanouchi, Astellas

Viroptic trifluridin Glaxo Wellcome

Zostex, Brivirac, Zerpex brivudin Berlin Chemie, Menarini

Inhibitory CMV

Cymevene, Cytovene ganciclovir Roche Pharmaceuticals

Valcyte valganciclovir Roche Pharmaceuticals

Foscavir foscarnet Astra Zeneca

Vistide cidofovir Pfizer

Vitravene fomivirsen Isis

Přehled antiherpetických látek


79

MORTALITA 20-30%

Historie:

- 700 n.l. – Indie → Čína, Japonsko, Evropa

- 1520 – Mexiko

- 1524 – Peru

- 1555 – Brazílie

- 1617 – Severní Amerika

- 1713 – Jižní Afrika

- 1789 – Austrálie

První „vakcinace“ :

- 1798 – Jenner, Anglie

Smallpox Eradication Unit (WHO) - 1967-1977

1979 – úplná eradikace (poslední případy Ethiopie a Somálsko

Monekypox

Podobný klinický obraz, mortalita 1-2%, omezený výskyt


DNA viry – variola

80

N

N

NH2

O

OH

OH

O

CH2OH

PO

N

N

NH2

O

OH

OPO

O

(S)-HPMPC, cidofovir,

Vistide®

(S)-cHPMPC,

“cyclic cidofovir”


DNA viry – variola

81

➢ Hepatitida B způsobuje chronickou hepatitidu

➢ dle WHO bylo v roce 2004 nakaženo necelých 5 % populace na Zemi,

tedy asi 350 milionů lidí a 600 tisíc nemocných zemřelo

➢ risk při krevní transfuzi je odhadován na 1: 63 000

➢ proti nemoci existuje účinná vakcína s efektivitou < 88 %

➢ onemocnění zasahuje játra (chronická hepatitida, cirhóza jater,

hepatocelulární karcinom)

➢ kromě lidského HBV viru se vyskytují příbuzné kmeny i u zvířat, např.

WHW (woodchuck hepatitis virus, 70% homologie), DHBV (duck hepatitis B

virus, 40% homologie), GSHV (ground squirrel hepatitis virus).

Retroviry - Human hepatitis B virus


82

➢ U 65 % nakažených dojde k bezpříznakové infekci s úplným vyléčením

postiženého.

➢ U 25 % dochází k akutní hepatitidě, z těchto pacientů se 99 % postupně

úplně vyléčí, u 1 % dojde k úmrtí.

➢ U 10 % nakažených se vyvine chronická hepatitida a z nich cca 70 % se

stane nosičem viru bez jakýchkoliv závažných problémů a u zhruba 30 %

dochází k cirhóze jater a případně k hepatocelulárnímu karcinomu.

➢ Proti hepatitidě B je účinná vakcína a řada chemoterapeutik, většina

z nich je založená na inhibici reversní transkriptasy a je jim věnována část

přednášky Inhibitory jednotlivých stupňů multiplikace virů.

➢ V klinickém testování je potom celá řada přístupů založených na RNAi,

které jsou v tomto případě vhodné díky dobré dostupnosti siRNA v jaterních

buňkách na rozdíl od jiných tkání.

Retroviry - Human hepatitis B virus


83

HBV infekce

10%

chronická hepatitida

hepatocelulární karcinom

cirrhosa jater

10 – 30%

70 – 90% „zdravý nosič“

přechodně bezpříznaková infekce

uzdravení

akutní hepatitidasmrt

65%25%

99%

1%

7. Hlavní cíle současného vývoje antivirotikRetroviry - Human hepatitis B virus

84


85

➢ Současná terapie HBV

• Baraclude (entecavir)

• Epivir-HBV (lamivudine, 3TC)

• Intron A (interferon alfa-2b)

• Hepsera (adefovir dipivoxil)

• Tenofovir (viread)

• Pegasys (peginterferon alfa-2a)

• Tyzeka (telbivudine)

Entecavir


86


87

➢ Replikace retroviru HIV

..\Videa\YouTube - HIV Replication 3D Medical Animation.flv

7. Hlavní cíle současného vývoje antivirotikRetroviry – HIV

../Videa/YouTube - HIV Replication 3D Medical Animation.flv

kapitoly z bioorganické chemie och/kbch · 2017. 4. 26. · 2 5. antivirotika •holý, a....

Documents