Pleconaril, un nuevo fármaco antiviralcon actividad frente a los picornavirus
J. Reina y F. Ballesteros
Unidad de Virología, Servicio de Microbiología Clínica, Hospital Universitario Son Dureta,c/ Andrea Doria nš 55, 07014 Palma de Mallorca.
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Los Enterovirus constituyen un amplio grupo de virus causantes de importantes infecciones humanas. La familia Picornaviridae está constituida por los géneros Poliovirus, Echovirus, Coxsackievirus A y B, Enterovirus y Rhinovirus, los cuales presentan más de 200 serotipos diferentes (1, 2). Las infecciones causadas por Enterovirus van desde cuadros benignos y autolimitados, como la rinitis y el catarro común, hasta procesos graves como la sepsis neonatal, la meningitis linfocitaria, la miocarditis y las infecciones crónicas y debilitantes en pacientes inmunodeprimidos (2-4). El avance en el conocimiento de algunos aspectos esenciales de este grupo de virus ha permitido profundizar en la posibilidad de desarrollar fármacos antivirales específicos y con eficacia clínica. De entre estos aspectos, los más importantes son: a) El establecimiento de la secuencia genómica completa de algunos Enterovirus. b) El conocimiento de las funciones de las principales proteínas codificadas por los genes esenciales y de los elementos genéticos situados en la región 5' no transcriptible. c) El establecimiento de la estructura tridimensional de la cápside viral. d) La descripción de los denominados complejos de inhibición dirigidos contra algunas proteínas estructurales de la cápside. e) La identificación de las características moleculares de la mayoría de los receptores celulares utilizados por los Enterovirus. f) El establecimiento de los sistemas de replicación de los Enterovirus en los cultivos celulares y la obtención de modelos animales de infección sobre los que poder estudiar la eficacia de una mólecula con posible actividad antiviral (1, 2, 5). A lo largo de los últimos 50 años se han descrito y ensayado una gran cantidad de sustancias químicas con posible actividad antiEnterovirus; sin embargo, ninguna de ellas ha entrado definitivamente en ensayos clínicos. En la actualidad se dispone de un nuevo compuesto químico con una demostrada actividad antiEnterovirus, el pleconaril, que parece haber abierto las puertas clínicas al tratamiento eficaz de algunas de las infecciones más graves causadas por este grupo de virus. ANTECEDENTES Los diferentes estudios de fármacos antiEnterovirus han abarcado, a lo largo de los años, los principales grupos químicos existentes (quimioterápicos, anticuerpos monoclonales, vacunas, interferones y agentes anticápside). Uno de los primeros fármacos ensayados fue la guanidina-HCl, que demostró ser un potente inhibidor de la replicación viral (6-8). Los escasos intentos de tratamiento clínico fueron un fracaso, pues rápidamente apareció resistencia viral a este compuesto (6-8). La ribavirina inhibe la capacidad replicativa del virus de la encefalomiocarditis murina (un Enterovirus), en cultivo celular y en el modelo experimental. Sin embargo, los pocos estudios clínicos realizados no han podido determinar con exactitud la utilidad real de este antiviral en la práctica (9). La enviroxima es un compuesto que actúa después del proceso de descapsidación e inhibe la replicación viral. Este fármaco se ha probado en el tratamiento de las infecciones por rinovirus, pero los resultados obtenidos han sido erráticos y no repetitivos (10). Se han ensayado diferentes anticuerpos monoclonales dirigidos contra epitopos de la proteína VP1 de algunos Enterovirus; en modelos animales han disminuido el grado de replicación de estos virus, pero los resultados no se han extendido a estudios clínicos (11, 12). Un fármaco antiviral inespecífico y de amplio espectro que se ha estudiado y ensayado ampliamente frente a los Enterovirus es el interferón (IFN) (13-17). A pesar de que se observan importantes diferencias entre cepas, las células expuestas al IFN se muestran particularmente resistentes a la infección por Enterovirus. Durante el proceso de infección por Enterovirus se producen unos intermediarios RNA de doble hebra que actúan como potentes inductores de la 2'-5'-adenilato sintetasa, que a su vez induce la producción de IFN (18, 19). El IFN así formado activa en las células adyacentes, todavía no infectadas, la producción de esta enzima que da lugar a la formación de 2'-5'-poli(A), que induce la producción de la RNAsa tipo L que actúa degradando al RNA naciente del Enterovirus, probablemente en el extremo 3'-poli(A) (20, 21). En general, el IFN no actúa en solitario frente a los Enterovirus, sino que precisa de la actividad conjunta de la inmunidad humoral y celular, especialmente de los macrófagos, para eliminar y detener las infecciones enterovirales (13). Diferentes estudios clínicos han demostrado la eficacia del IFN alfa-2 como profilaxis en las infecciones respiratorias causadas por rinovirus (22, 23). Estos estudios observan una disminución significativa tanto en la tasa de infección como en el grado de excreción viral (24). A pesar de dicha eficacia no se han realizado ensayos clínicos amplios en infecciones graves, meningitis o miocarditis, causadas por otros Enterovirus; además, en los pocos estudios se observaron importantes efectos secundarios del IFN que dificultaban su aplicación nasal o sistémica continuada (25, 26). Por lo tanto, los diferentes tipos de IFN han pasado a la historia sin una demostrada aplicación clínica en la mayoría de las infecciones humanas causadas por Enterovirus. COMPUESTOS FIJADORES DE LA CáPSIDE Los estudios de cristalización y difracción con rayos X han permitido conocer con gran exactitud la estructura tridimensional de la cápside de los Enterovirus y establecer la localización en ella de las diferentes proteínas estructurales (27, 28). La cápside de los Enterovirus está formada por 60 protómeros, cada uno de los cuales contiene una copia de cada una de las proteínas estructurales designadas como VP1, VP2, VP3 y VP4. La unión de las proteínas VP1 y VP3 da lugar a la formación de un canal estructural que es utilizado por el virus para unirse al receptor celular (1, 2, 5). En el interior de este canal se localiza una cavidad hidrofóbica llamada "bolsillo de fijación"; esta estructura es prácticamente constante en todos los Enterovirus estudiados y sólo se han observado pequeñas variaciones en su longitud y carga hidrofóbica (1, 2, 5). A partir del conocimiento de la existencia de esta zona de fijación se han ido probando diferentes compuestos químicos capaces de unirse a ella y, por lo tanto, de disminuir o eliminar la fijación de los Enterovirus al receptor celular (5). Muestran esta actividad la rodamina (29, 30), los flavonoides (31), las chalconas (32), algunos compuestos aralquilamino-piridinas (33, 34), oxazolinil isoxazoles (35, 36), piridazinaminas (37) y fenoxil-imidazoles (38). Una serie de factores comunes a todos estos compuestos parecen ser esenciales en su capacidad para unirse al bolsillo de fijación. Entre ellos cabe destacar el número de moléculas del compuesto que se unen al Enterovirus, la localización espacial del compuesto en su zona de unión, la longitud y las propiedades espaciales del compuesto, y el tipo de interacción molecular que se establece este estos fármacos y la estructura viral (1, 5). Los agentes farmacológicos con capacidad para fijarse a la cápside se caracterizan por inhibir la replicación viral mediante el bloqueo de la fijación de la cápside al receptor celular o alterando el proceso de descapsidación por unión celular (1, 2, 5). Aunque el mecanismo de actuación todavía no se conoce con exactitud, se han establecido diferentes hipótesis. Una de ellas establece que los Enterovirus, para descapsidarse y liberar su RNA, precisan de un cierto grado de flexibilidad en la cápside; la fijación de diferentes compuestos al bolsillo de fijación reduciría intensamente esta flexibilidad, dando lugar a estructuras virales mucho más rígidas y menos adaptables al proceso de infección celular (39, 40). La unión de estos compuestos también determinaría una alteración conformacional en el canal de fijación, de modo que la propia capacidad del virus para fijarse al receptor celular disminuiría o se perdería en gran medida (41). Por otro lado, puesto que el proceso de descapsidación es un fenómeno dependiente del pH, se ha propuesto que el canal de fijación y su cavidad interna actúen como conducto iónico, permitiendo la entrada de iones al interior del Enterovirus. De acuerdo con esta hipótesis, tales compuestos actuarían como bloqueantes físicos del flujo iónico, alterando el pH del entorno y, por lo tanto, el proceso de descapsidación (33, 36). Otro efecto observado con estos agentes es un incremento en la resistencia de los Enterovirus a la inactivación térmica (42). A partir de este fenómeno se puede realizar una selección rápida de los compuestos fijadores de la cápside en función del grado de resistencia térmica que provocan sobre las cepas virales de control. En estos momentos no se conoce muy bien qué procesos o interacciones moleculares son la causa de este fenómeno biológico, pero constituye un marcador específico de este tipo de agentes químicos. CONSIDERACIONES PRECLíNICAS Para que un antiviral pueda ser considerado como posiblemente útil en el tratamiento de las infecciones causadas por Enterovirus es preciso que cumpla los siguientes requisitos:
PLECONARIL El pleconaril (3-(3,5-dimetil-4-((3-(3-metil-5-isoxazolil)propil)oxi)fenil)-5-trifluorometil-1,2,4-oxadiazol) (VP 63843) pertenece a la serie de compuestos oxazolinil isoxazoles con demostrada actividad frente a la mayoría de Enterovirus (43, 44). Este fármaco puede considerarse como un antiviral de diseño, pues es el resultado de la aplicación de los estudios de cristalografía de rayos X, modelado por computadora, algoritmos metodológicos y síntesis química convencional, dando lugar a un compuesto que se adapta perfectamente al bolsillo de fijación de los Enterovirus y que muestra un amplio espectro, unas adecuadas propiedades farmacocinéticas y un buen perfil de seguridad (45-47). Su mecanismo de acción consiste en su unión al bolsillo de fijación existente en la cápside viral que determina la fijación de los Enterovirus al receptor celular. Por lo tanto, bloquea la fijación del virus a la célula, no permite su descapsidación y con ello impide la infección celular (1, 2, 5, 40, 45). Como el bolsillo de fijación existente en la cápside de la mayoría de los Enterovirus tiene una estructura altamente conservada, el pleconaril muestra un potente y amplio espectro de actividad que abarca a la casi totalidad de los miembros de esta familia de virus (45, 47). El pleconaril presenta una excelente biodisponibilidad oral, cercana al 70% en los humanos (43). Este aspecto se ha logrado fundamentalmente introduciendo en la molécula modificaciones químicas que disminuyen al máximo su metabolismo hepático. Como resultado de esta estabilidad metabólica, el pleconaril presenta una larga vida media sérica tras su administración oral. El pleconaril atraviesa con facilidad la barrera hematoencefálica debido básicamente a su carácter lipofílico, detectándose concentraciones en el LCR y el tejido cerebral a veces superiores a las obtenidas en el suero tras una administración oral (43, 48). Otra consecuencia de su elevada estabilidad metabólica es la presencia de escasos metabolitos de este fármaco, y en baja cantidad, lo cual determina la reducida observación de efectos tóxicos. Todas estas características, asociadas a su especificidad y actividad antiviral selectiva, hacen del pleconaril un fármaco con un perfil de seguridad excelente. En estos momentos ha sido administrado a más de 1700 personas sin que se hayan observado importantes efectos adversos (45, 49). Ensayos clínicos El pleconaril ha sido estudiado como fármaco antiEnterovirus en casos de meningitis e infecciones respiratorias en sujetos inmunocompetentes, y en infecciones sistémicas en inmunodeprimidos. Aunque la mayoría de los ensayos de fase III todavía no han concluido, los resultados preliminares parecen prometedores (45, 49, 50). En uno de los primeros estudios realizados con voluntarios infectados por Coxsackievirus A21 (51), a los que se administró pleconaril, se pudo comprobar que presentaban una clara mejoría clínica, especialmente de los síntomas respiratorios y la fiebre. Además, se pudo detectar una disminución significativa de la carga viral presente en las secreciones respiratorias a partir de las 48 horas, lo cual disminuiría la transmisibilidad de los Enterovirus desde las personas infectadas. De los escasos estudios existentes sobre el tratamiento de las infecciones respiratorias por Enterovirus se pueden extraer las siguientes conclusiones (45-51):
En el caso de los niños, Sawyer y cols. (52) realizaron un estudio a doble ciego sobre la eficacia del pleconaril en el tratamiento de 221 pacientes, con edades comprendidas entre 4 y 14 años, con meningitis por Enterovirus. Los niños recibieron pleconaril a la dosis de 2,5 o 5 mg/kg o placebo tres veces al día durante siete días. Los análisis preliminares han mostrado una mejoría clínica de los síntomas del 38% al 50% en el grupo tratado, que en la mayoría de los casos ya era evidente a las 24 horas. Resultados similares se obtuvieron en el estudio de Shafran y cols. (53), realizado con 130 adolescentes y adultos con meningitis por Enterovirus. Los pacientes tratados presentaron una remisión de sus síntomas unos dos días antes que los tratados con placebo. No se observaron efectos adversos del pleconaril en este estudio, igual que en el ya comentado previamente (52). Están realizándose otros estudios, aunque con grupos muy pequeños, sobre la eficacia del pleconaril en pacientes pediátricos inmunodeprimidos con infecciones crónicas por Enterovirus, miocarditis y un caso de poliomielitis postvacunal (54-56). Los resultados no son definitivos, pero parecen bastante prometedores, aunque debe esperarse a las conclusiones definitivas. En el estudio de Weiner y cols. (57) sobre la eficacia del pleconaril en las meningitis asépticas de los adultos se pudo comprobar cómo estos pacientes presentaban un acortamiento en la duración de la enfermedad (58% de reducción, de 9,5 días a 4 días, p = 0.0008), en el tiempo hasta desaparecer la cefalea (64% de reducción, de 18,3 días a 6,5 días, p = 0.0008), en la duración del empleo de analgésicos (54% de reducción, de 11,5 días a 5,3 días, p = 0.026) y en la necesidad total de analgésicos (48% de reducción, p = 0.043). De los estudios existentes sobre el tratamiento de las meningitis asépticas causadas por Enterovirus pueden extraerse, de forma preliminar, las siguientes conclusiones (45-59):
Resistencias virales Los estudios de replicación viral realizados in vitro han demostrado la pronta aparición de cepas con sensibilidad disminuida. Este fenómeno era de esperar puesto que los Enterovirus son virus RNA y por lo tanto con una baja fidelidad de copia, aunque con mucha menos intensidad que otros virus RNA, como por ejemplo el VIH (1, 2, 45). Los análisis realizados en las cepas con bajo grado de resistencia a los inhibidores de la cápside han demostrado mutaciones concretas en el interior del canal de fijación (58). Las cepas con alto grado de resistencia muestran mutaciones localizadas a lo largo y alrededor del bolsillo de fijación, apareciendo una serie de aminoácidos que presentan grupos más hidrofílicos expuestos hacia el interior de éste. También se ha podido comprobar que, en general, la mayoría de las cepas con alto grado de resistencia presentan dificultades de crecimiento en los cultivos celulares (59), aunque también se han encontrado cepas totalmente resistentes a la mayoría de los inhibidores de la cápside con una capacidad de replicación similar a la de las cepas salvajes (60). Los estudios sobre aparición de resistencia durante el tratamiento clínico son todavía escasos. Andries y cols. (37) aislaron cepas de rinovirus resistentes al pirodavir (compuesto fenoxi-piridazinamina) durante el tratamiento en pacientes voluntarios. Estas cepas mostraban a su vez una gran dificultad para crecer en cultivos celulares. En el estudio realizado por Yasin y cols. (61) con chalcona se detectaron cepas de rinovirus resistentes, con capacidad para producir infección en voluntarios sanos, aunque con menor infectividad. En un reciente estudio realizado por Groarke y cols. (59) sobre la aparición de resistencias al pleconaril en cultivos celulares y en el modelo murino, se ha detectado y confirmado la existencia de dos tipos de cepas con bajo y alto grado de resistencia. Todas las cepas con alto grado de resistencia presentaban mutaciones en el gen codificador de la VP1, que se traducían en sustituciones de aminoácidos en el interior del bolsillo de fijación de los fármacos antivirales (58-60). Además, también se ha observado que estas cepas presentan una disminución en su estabilidad térmica y capacidad para replicarse en cultivos celulares y en el ratón, disminuyendo la capacidad real para producir y transmitir las infecciones entre animales (60, 61). Así pues, es evidente la posibilidad de aparición de cepas resistentes al pleconaril durante un tratamiento clínico. Por lo tanto, para intentar evitar este fenómeno es preciso acortar al máximo la duración del tratamiento y realizarlo a la dosis adecuada para no mantener durante largo tiempo a la población viral bajo concentraciones subinhibitorias altamente inductoras de mutaciones resistentes. De los estudios experimentales se desprende que, a pesar de que surjan estas cepas resistentes, su importancia clínica no parece ser muy importante. La mayoría de ellas presentan grandes dificultades de crecimiento in vivo y son difícilmente transmitidas (58-61). En resumen, en la actualidad se dispone del primer fármaco antiviral específico frente a la mayoría de los Enterovirus, el pleconaril, que forma parte de un nuevo grupo de antivirales designados inhibidores de la cápside. Los estudios in vitro, en modelos animales y los ensayos clínicos parecen demostrar una elevada eficacia en la mejoría clínica de los síntomas de las infecciones respiratorias y la meningitis por Enterovirus, con una marcada reducción de la carga viral en el paciente infectado. Todavía se precisan resultados definitivos que confirmen estos primeros datos, que parecen esperanzadores y lo suficientemente alentadores para suponer que pronto se dispondrá de un nuevo grupo de antivirales activos frente a los Enterovirus causantes de importantes infecciones. BIBLIOGRAFIA
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