dr n. med. Iwona Korzeniewska-Rybicka

Wraz z nadejściem zimy nadchodzi grypa. Co roku w krajach Unii Europejskiej na sezonową grypę choruje ok. 50 mln ludzi, a z powodu jej powikłań umiera wg różnych szacunków 15 tys.-70 tys. chorych. Ze skąpych jak na razie danych na sezon 2016/2017 (rejestr zachorowań prowadzony od 40. tygodnia roku, czyli od początku października) wynika, że tym razem dominuje grypa typu A (89 proc. zarejestrowanych przypadków), a większość wirusów należy do podtypu A(H3N2). W poprzednim sezonie, 2015/2016, dominował natomiast podtyp A(H1N1)pdm09.

Jak powszechnie wiadomo, grypie można zapobiegać dzięki szczepieniom ochronnym, które są dostępne od lat 60. XX w. Co roku w lutym Światowa Organizacja Zdrowia (WHO) ogłasza rekomendacje dotyczące składu szczepionek przeciwgrypowych dla mieszkańców półkuli północnej. Na sezon 2016/2017 WHO zaleciła: triwalentną szczepionkę zawierającą szczep wirusa podobnego do A/California/7/2009 (H1N1)pdm09, szczep wirusa podobnego do A/Hong Kong/4801/2014 (H3N2) i szczep wirusa podobnego do wirusa B/Brisbane/60/2008 lub szczepionkę czterowalentną, w której poza powyższymi trzema jest jeszcze szczep wirusa podobnego do B/Phuket/3073/2013.

Kolejną linią walki z grypą jest farmakoterapia. Niestety szybko rozpoznano ograniczenia najstarszych leków przeciwgrypowych, pochodnych 1-amino-adamantyny: amantadyny i rymantadyny (historia odkrycia grupy opisana w artykule pt. „Grypa niechciana – zawsze z nami”, MT 2014;11:78-80), czyli nieskuteczność wobec wirusa grypy typu B, ograniczające możliwość terapii ośrodkowe działania niepożądane i szybki rozwój oporności. Na przykład na podstawie zsekwencjonowania genu otoczkowego białka M wirusów podtypu A(H1N1)pdm09 dominującego w ubiegłym sezonie grypy wiemy, że we wszystkich przypadkach miała miejsce substytucja aminokwasowa S31N w białku M2, co wiąże się z całkowitą opornością na amantadynę i rymantadynę. Pośród ubiegłorocznych wirusów podtypu A(H3N2) także stwierdzono całkowitą oporność na pochodne 1-amino-adamantyny. Minusy pochodnych adamantyny spowodowały intensyfikację badań w celu określenia innego molekularnego celu interwencji przeciwgrypowej, w wyniku których wytypowano jedną z dwóch głównych powierzchniowych glikoprotein wirusa grypy – neuraminidazę. Jest to enzym, którego rolę rozpoznano w połowie lat 70. XX w. Dzięki aktywności ekso-sjalidazy neuraminidaza jest konieczna do uwalniania wirusów grypy z zainfekowanych komórek organizmu, a więc kluczowa dla ich replikacji, a także odgrywa rolę w przemieszczaniu wirusa w drogach oddechowych. To właśnie inhibitory neuraminidazy (NA-I) – doustny oseltamiwir oraz donosowy zanamiwir – są obecnie głównymi lekami przeciwgrypowymi. Nowymi przedstawicielami tej grupy są dostępne w Japonii dożylny peramiwir oraz długo działający donosowy laninamiwir.

Wczesne NA-I

Już w połowie lat 70. XX w. dysponowano związkami, które blokowały skutecznie neuraminidazę i replikację wirusa grypy in vitro. Jednak nie były one swoiste i działały także na neuraminidazy w komórkach ssaków. Ponadto, co zaskakujące, nie były wcale skuteczne w zwierzęcych modelach grypy.

Jednym z takich wczesnych NA-I, najsilniej blokującym enzym, był niewysycony N-trifluoroacetylowany kwas N-acetyloneuraminowy.

Na początku lat 90. ustalono krystalograficzną strukturę neuraminidazy wirusów grypy typu A i B, co stworzyło możliwość ukierunkowanych prac nad strukturalnie dopasowanymi, a zatem swoistymi, inhibitorami tego enzymu.

Zanamiwir

W Zakładzie Chemii Białek w Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation (CSIRO) w Parkville na przedmieściach Melbourne doktorzy Peter Colman i Jose Varghese we współpracy z doktor Graeme Laver z Australijskiego Uniwersytetu Narodowego od końca lat 70. prowadzili owocne badania nad strukturą neuraminidazy. Kiedy struktura enzymu była już znana, zaczęli rozglądać się za źródłem finansowania następnego etapu badań, czyli prac nad inhibitorami tego enzymu.

W 1985 roku australijski przedsiębiorca Mark Crosling utworzył firmę Biota Holdings Ltd i w zamian za prawo do patentu zdecydował się na dotowanie prac rozwojowych nad NA-I, które miały się toczyć we współpracy naukowców z CSIRO i Zakładu Chemii Farmaceutycznej Victorian College of Pharmacy (VCP) też w Parkville.

W 1986 roku zespół chemików VCP kierowany przez dr. Marka von Itzsteina rozpoczął realizację projektu syntez NA-I do wykorzystania w leczeniu grypy. Odkryto, że kwas 3-deoksy-alfa-N-acetyloneuraminowy ma małe, ale jednak mierzalne, działanie w zwierzęcych modelach grypy. Była to ważna obserwacja, ponieważ wcześniej dostępne analogi kwasu N-acetyloneuraminowego, mimo hamowania neuraminidazy in vitro, były zupełnie nieskuteczne w badaniach in vivo (np. wspomniany powyżej niewysycony N-trifluoroacetylowany kwas N-acetyloneuraminowy). Przypomniano sobie wówczas o znanym już wcześniej związku o nazwie DANA, czyli kwasie 2-deoksy-2,3-didehydro-N-acetylo-muraminowym, którego dobrą skuteczność potwierdzono w mysich modelach grypy w CSIRO. Od tego momentu zastosowano nowoczesną metodę komputerową z wykorzystaniem oprogramowania GRID w celu modelowania najkorzystniejszej interakcji między miejscem wiązania w strukturze neuraminidazy a różnymi analogami DANA. W ten sposób powstała koncepcja syntezy związku ze zmodyfikowanym podstawnikiem w pozycji C-4, czyli 4-amino-4-deoksy-DANA, który miałby mieć teoretycznie największe powinowactwo w stosunku do wirusowej neuraminidazy. Spośród związków ostatecznie zsyntetyzowanych przez zespół von Itzsteina selektywnym NA-I wirusa grypy okazał się 4-deoksy-4-guanidyno-DANA.

Od 1989 roku projekt był wspierany finansowo także przez GlaxoWellcome (obecnie GlaxoSmithKline), co ostatecznie doprowadziło w 1990 roku do podpisania porozumienia między Glaxo a Biota dotyczącego przekazania praw do 4-deoksy-4-guanidyno-DANA dla Glaxo w zamian za 7-proc. udział w zyskach sprzedażowych dla Biota. Firma Glaxo w latach 1992-93 zakończyła testy przedkliniczne związku o nowej technicznej nazwie GG167, w latach 1994-97 przeprowadziła badania kliniczne tego związku o ostatecznej nazwie zanamiwir, w roku 1998 złożyła wnioski o jego rejestrację w Australii, Europie, Stanach Zjednoczonych i Kanadzie. W 1999 roku zanamiwir jako pierwszy NA-I trafił do sprzedaży pod handlową nazwą Relenza do leczenia grypy typu A i B. Od 2006 roku ma rejestrację także w profilaktyce grypy obu typów. Produkt Relenza jest dostępny w postaci inhalacji donosowych, bowiem ze względu na dużą polaryzację nie jest biodostępny po podaniu doustnym (F ok. 2 proc.).

W Japonii od 2010 roku dostępny jest 7-O-metylowany zanamiwir o długim czasie działania pod nazwą Laninamiwir (Inavir/Sankyo).

Oseltamiwir

Dopuszczenie do obrotu zanamiwiru tylko o kilka miesięcy wyprzedziło powszechną dostępność oseltamiwiru – pierwszego NA-I do stosowania doustnego.

Oseltamiwir został zsyntetyzowany przez zespół naukowców firmy Gilead, którzy opracowali lek o strukturze cykloheksanowej. Modyfikacja powstała na bazie analizy wiązania z wykorzystaniem analizy krystalograficznej. Do syntezy oseltamiwiru wykorzystywany jest kwas szikimowy pochodzący z anyżu gwiazdkowego (Illicium verum) – rośliny z południowo-wschodniej Azji. Jest to ten sam anyż, którego wysuszone, zmielone owoce są używane jako przyprawa. Proces pozyskiwania kwasu szikimowego z anyżu jest ściśle chronioną tajemnicą firmy Roche, której Gilead przekazał patent na oseltamiwir w 1996 roku.

W 1999 roku Food and Drug Administration (FDA) dopuściła oseltamiwir (Tamiflu/Roche) do leczenia grypy. Od 2001 roku lek jest dostępny w Europie zarówno w leczeniu, jak i profilaktyce grypy.

Od 2005 roku, kiedy obawiano się groźby pandemii grypy ptasiej, okazało się, że azjatyckie zasoby anyżu są niewystarczające dla globalnych potrzeb produkcji niezwykle rozchwytywanego wówczas Tamiflu. Od 2006 roku kwas szikimowy jest także pozyskiwany na drodze rekombinacji genetycznej z wykorzystaniem Escherichia coli.