Kapitoly z bioorganické chemie OCH/KBCH. RNDr. Lucie Brulíková, Ph.D. LS 2015/2016

Transkript

1 Kapitoly z bioorganické chemie OCH/KBCH RNDr. Lucie Brulíková, Ph.D. LS 2015/2016 brulikova@orgchem.upol.cz 1

2 2. 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,

3 Obsah přednášky 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. 3

4 1. Principy stavby virů, jejich taxonomie 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 4

5 1. Principy stavby virů, jejich taxonomie 5

6 1. Principy stavby virů, jejich taxonomie 6

7 1. Principy stavby virů, jejich taxonomie Symetrie virových partikul Helikální symetrie Ikosahedrální symetrie 7

8 1. Principy stavby virů, jejich taxonomie 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. 8

9 1. Principy stavby virů, jejich taxonomie 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 9

10 1. Principy stavby virů, jejich taxonomie RNA viry 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) 10

11 1. Principy stavby virů, jejich taxonomie RNA viry 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) 11

12 1. Principy stavby virů, jejich taxonomie Představitelé RNA virů: RNA viry 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) 12

13 1. Principy stavby virů, jejich taxonomie DNA viry 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) 13

14 1. Principy stavby virů, jejich taxonomie RNA i DNA viry Retroviry 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 14

15 1. Principy stavby virů, jejich taxonomie 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 15

16 adsorpce na povrch buněk penetrace 2. Životní cyklus virů 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 16

17 2. Životní cyklus virů adsorbce penetrace replikace transkripce translace obnažení NK skládání uvolnění 17

18 2. Životní cyklus virů 18

19 2. Životní cyklus virů Účinnost replikačního cyklu viru Během jediného replikačního cyklu adenoviru (32-36 hod.) se v jediné buňce vytvoří VIRIONŮ 19

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 20

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. 21

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 22

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 23

24 4. Vakcíny 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 až případů, úmrtí ročně případů případů případů 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) 24

25 tradiční typy vakcín: 4. Vakcíny 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). 25

26 4. Vakcíny 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 26

27 4. Vakcíny 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. 27

28 4. Vakcíny 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. 28

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 4. Vakcíny klíšťová encefalitida onemocnění napadající mozek a mozkové blány 29

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) 30

31 5. Viry způsobující nejvážnější choroby a epidemie Pojmy: infekčnost míra schopnosti viru infikovat buňku kvantitativní měřítko, vyjadřuje se v infekčních jednotkách, např. PFU, titru viru střední infekční dávka ID 50 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 31

32 32

33 5. Viry způsobující nejvážnější choroby a epidemie Lidské 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 Mastadenovirus lidské adenoviry 1-49 (adenovirové pneum., konjunktivitidy) Poxviridae Chordopoxvirus Molluscipoxvirus vaiola, kravské neštovice, vaccinia molluscum contagiosum a Simplexvirus Varicellavirus HSV-1, HSV-2 VZV (plané neštovice, pásový opar) Herpesviridae b Cytomegalovirus Roseolovirus HCMV (HHV-5) HHV-6, HHV-7 c Lymphocryptovirus EBV (mononukleosa, Burkittův lymfom), HHV-8 33

34 Lidské RNA viry ČELEĎ ROD LIDSKÉ PATHOGENY Paramyxovirus parainfluenza 1-4 Paramyxoviridae Morbilliviru spalničky Rubulavirus příušnice Pneumovirus RSV Rhabdoviridae Lyssavirus vzteklina Filoviridae Ebolavirus Marburg, Ebola Orthomyxoviridae Influenzavirus chřipka A,B,C Bunyavirus viry Bunyamwera, kalifornská encefalitida, Tahyna Bunyaviridae Phlebovirus horečka papatači (sandfly fever), horečka Rift Valley Nairovirus krymská hemoragická horečka Hantavirus Hantaan virus Arenaviridae Arenavirus viry hemoragických horeček Lassa, Machupo, Junin Deltavirus Virus hepatitidy delta Enterovirus poliovirus 1-3 (obrna), coxsackie A1-A22, B1-B6 Rhinovirus rhinovirus (rýma) Picornaviridae Hepatovirus hepatitis A virus Cardiovirus virus encefalomyokarditidy Parechovirus echovirus Caliciviridae Cardiovirus hepatitis E virus Astroviridae Astrovirus lidský astrovirus (gastroenteritidy) Coronaviridae Coronavirus virus infekční bronchitidy Togaviridae Alfavirus viry encefalitid koní Rubivirus zarděnky virus žluté zimnice, dengue, klíšťové, japonské a Flavivirus Flaviviridae západonilské encefalitidy Hepacivirus hepatitis C virus Rotavirus rotavirus A Reoviridae Coltivirus virus koloradské klíšťové horečky 34 Orbivirus virus horečky Orungo, Kemerovo

35 5. Viry způsobující nejvážnější choroby a epidemie Lidské DNA/RNA viry, nesoucí nebo využívající reverzní transkriptázu Čeleď Rod Lidské pathogeny Hepadnaviridae Orthohepadnavirus Oncovirus hepatitis B virus HTLV-I, HTLV-II Retroviridae Spumavirus Lentivirus lidský spumavirus HIV, Maedi/Visna, FIV, SIV 35

36 6. Terapie onemocnění člověka způsobených viry Terapie onemocnění člověka způsobených RNA viry 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 Vakcina dostupná Účinná chemoterapie dostupná ve vývoji Žádná terapie 36

37 6. Terapie onemocnění člověka způsobených viry Terapie onemocnění člověka způsobených DNA viry 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 Vakcina dostupná Účinná chemoterapie dostupná ve vývoji Žádná terapie 37

38 6. Terapie onemocnění člověka způsobených viry 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 38

39 6. Terapie onemocnění člověka způsobených viry 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 39

40 (-)ssrna VIRY 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 40

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. 41

42 (-)ssrna VIRY - Chřipka 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 tisíc úmrtí ročně, společenské náklady cca 12 miliard US $ ročně) 42

43 (-)ssrna VIRY - Chřipka pandemie chřipky: opakují se po 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 mil obětí (typ H2N2) Hongkongská chřipka (1968) cca ¾ mil 1 mil. obětí (typ H3N2) Mexická chřipka (2009) - (typ H1N1) 43

44 (-)ssrna VIRY - Chřipka 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 neuramididasy nesnižují infekčnost viru, ale omezují jeho šíření 44

45 (-)ssrna VIRY - Chřipka HO HO HO HO HO CH 3 CONH O HO COOH OH HO CH 3 CONH O HN COOH HN NH 2 SIALIC ACID GANA [13 mm] COOH NH NH NH 2 NHCOCH 3 [2 mm] HO OH COOH O NH NH NH 2 NHCOCH 3 OH [0.1 nm] C 2 H 5 C 2 H 5 CH O CH 3 CO HN H 2 N [1 nm] COOH 45

46 (-)ssrna VIRY - Chřipka 46

47 (-)ssrna VIRY - Chřipka Vakcíny proti chřipce mají nízkou účinnost, cca %, 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). 47

48 (-)ssrna VIRY - Chřipka 48

49 Dostupné léky: (-)ssrna VIRY - Chřipka 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 49

50 Přehled protichřipkových látek. (-)ssrna VIRY - Chřipka Komerční název Generický název Výrobce Symmetrel Mantadix amantadin Novartis Amantan Aliance/Valeant Roche Pharmaceuticals Flumadine rimantidin Forest Laboratories Relenza zanamavir GlaxoSmithKline Tamiflu oseltamivir Roche Pharmaceuticals Virazole, Virazid, Viramid ribavirin Valeant Pharmaceuticals 50

51 (-)ssrna VIRY 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 51

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 52

53 (-)ssrna VIRY - Ebola 1976 první objevení viru v blízkosti řeky Ebola v srpnu 2014 počet nakažených přesáhl lidí a počet mrtvých lidí v současnosti je známo 5 kmenů viru ebola tři z nich (ebola-zair, -Súdán a -Bundibugyo) napadají člověka 53

54 (-)ssrna VIRY - Ebola 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 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 54

55 (-)ssrna VIRY - Ebola 55

56 (+)ssrna VIRY - Picornaviry 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) 56

57 (+)ssrna VIRY - Picornaviry 57

58 (+)ssrna VIRY - Picornaviry Enteroviry Statistické údaje z USA: milionů případů ročně nejčastěji CNS Hlavní původci virových meningitid (600 tisíc ročně v USA) respirační onemocnění Záněty plic Chemoterapie: žádná (výhledově pleconarit) H 3 C N O H 3 C O H 3 C Pleconarit N CF 3 N O 58

59 (+)ssrna VIRY - Picornaviry Rhinoviry Statistické údaje z USA: 1miliarda případů ročně (z toho 66 milionů vyžaduje lékařskou péči) 48 serotypů Chemoterapie: žádná (výhledově pleconarit) Hepatitis A V Evropě první zmínka v 8. století nemoc špinavých rukou infekční žloutenka výskyt ~ 9 případů/ obyvatel (USA) Chemoterapie: žádná, vakcinace 59

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 60

61 Dříve NON-A, NON-B Čeleď: Flaviviridae Rod: Hepacivirus (+)ssrna VIRY - Hepatitis C 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 let působí cirhózu jater a hepatocelulární karcinom (každoročně 2-5%) V USA ročně úmrtí, prognóza pro rok 2010 je úmrtí ročně Hepatitida C je nejčastější příčina transplantací jater Chemoterapie: ve vývoji (ribavirin s interferonem + další) 61

62 (+)ssrna VIRY - Hepatitis C 62

63 (+)ssrna VIRY - Hepatitis C u infikovaného jedince vznikne cca trilion virových partikul denně Virální RNA polymerasa 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 proteasou. Standardní léčba hepatitidy C s příznaky zánětu jater zahrnuje použití kombinace pegylovaného interfetonu 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. 63

64 (+)ssrna VIRY virus Zika 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 64

65 (+)ssrna VIRY virus Zika 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 % postižených nevykazuje žádné symptomy 65

66 (+)ssrna VIRY virus Zika 1947 virus poprvé objeven u opic v pralese Zika v Ugandě první případy nákazy člověka byly hlášeny v Nigérii (po roce 1945 virus pravděpodobně migroval do Jihovýchodní Asie) rozluštěn genetický kód viru 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 šíření viru po jiho- a středoamerických státech 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. 66

67 V (+)ssrna VIRY virus Zika Výskyt viru Zika ve světě k roku

68 dsrna viry Reoviry reoviry respiratory and enteritic orphan virus (často bezpříznaková infekce) rotaviry těžká průjmová onemocnění 68

69 dsrna viry - Rotaviry 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 69

70 DNA viry 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) terapie žádná (cidofovir) Poxviry variola pravé neštovice, vaccinia, cowpox, monkeypox, orf terapie žádná (cidofovir) 70

71 DNA viry - Herpesviry 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 71

72 DNA viry - Herpesviry 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) 72

73 DNA viry - Herpesviry Subfamily Alpha herpesviruses Beta herpesviruses Gamma herpesviruses Herpesvirus Herpes simplex virus type 1 (HSV-1) Herpes simplex virus type 2 (HSV-2) Varicella zoster virus (VZV) Cytomegalovirus (CMV) Human herpesvirus type 6 Human herpesvirus type 7 Epstein-Barr virus (EBV) Human herpesvirus type 8 HHV family designation HHV-1 HHV-2 HHV-3 HHV-5 HHV-6 HHV-7 HHV-4 HHV-8 73

74 DNA viry - Herpesviry Acyklické nukleosidy s účinkem proti herpesvirům O O O H 2 N HN N N N O OH H 2 N HN N N N O OH OH H 2 N HN N N N O H 3 C CH 3 O NH 2 O aciclovir Zovirax ganciclovir Cytovene valaciclovir Valtrex, Zelitrex H 2 N N N N N O famciclovir Famvir O CH 3 O O CH 3 H 2 N HN O N N N O H 3 C CH 3 O NH 2 O O O CH 3 H 2 N CH 3 H 2 N HN O N N N OH penciclovir Denavir, Vectavir OH HOOC-P(O)(OH) 2 foscarnet valganciclovir 74

75 DNA viry - Herpesviry 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 75

76 DNA viry - Herpesviry H 2 N HN O N N N O Valaciclovir O O NH 2 H 2 N N N N O N O O Famciclovir O BROVUDIN NESMÍ BÝT POUŽÍVÁN SOUČASNĚ S 5- FLUORURACILEM (jeho metabolit 5-(2-bromvinyl)uracil inhibuje DHU reduktasu a zvyšuje tak toxicitu FU)! 76

77 DNA viry Herpesviry - Lidské cytomegaloviry Pneumonie, Retinitida, Kolitida u pacientů s imunitní nedostatečností H 2 N HN O N N N O ganciclovir Cytovene OH OH O N NH 2 N OH O P(O)(OH) 2 cidofovir Vistide H 2 N HN O N N N O valganciclovir H 3 C CH 3 O NH 2 O O O CH 3 H 2 N CH 3 Cl Cl N N O H N OH O HO O P OH OH OHOH Maribavir, phase III foscarnet Foscavir 77

78 DNA viry - Herpesviry Přehled antiherpetických látek 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 78

79 Historie: n.l. Indie Čína, Japonsko, Evropa Mexiko Peru Brazílie Severní Amerika MORTALITA 20-30% Jižní Afrika Austrálie První vakcinace : Jenner, Anglie DNA viry variola Smallpox Eradication Unit (WHO) úplná eradikace (poslední případy Ethiopie a Somálsko Monekypox Podobný klinický obraz, mortalita 1-2%, omezený výskyt 79

80 DNA viry variola NH 2 NH 2 O N N O CH 2 OH O OH P OH (S)-HPMPC, cidofovir, Vistide O N N O O P (S)-cHPMPC, cyclic cidofovir OH O 80

81 Retroviry - Human hepatitis B virus 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: 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). 81

82 Retroviry - Human hepatitis B virus 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. 82

83 Retroviry - Human hepatitis B virus uzdravení 99% smrt 1% akutní hepatitida přechodně bezpříznaková infekce 25% 65% HBV infekce 10% 10 30% chronická hepatitida cirrhosa jater 70 90% zdravý nosič hepatocelulární karcinom 83

84 Retroviry - Human hepatitis B virus 84

85 Retroviry - Human hepatitis B virus Současná terapie HBV Baraclude (entecavir) Epivir-HBV (lamivudine, 3TC) Intron A (interferon alfa-2b) Hepsera (adefovir dipivoxil) Entecavir Tenofovir (viread) Pegasys (peginterferon alfa-2a) Tyzeka (telbivudine) 85

86 Retroviry - Human hepatitis B virus 86

87 Retroviry HIV Replikace retroviru HIV..\Videa\YouTube - HIV Replication 3D Medical Animation.flv 87