L’ospite indesiderato La tubercolosi, malattia globale. Nuovi farmaci e implicazioni socio-sanitarie Ottaviano Serlupi Crescenzi, Research Scientist

L’ospite indesiderato? Il micobatterio della tubercolosi E’ un batterio che si insinua all’interno delle cellule infettate Una volta penetrato nell’organismo dell’ospite, persiste per anni, a volte tutta la vita Le cure antibiotiche non durano giorni o settimane, ma mesi o anni Ma: LA TUBERCOLOSI SI PUO’ CURARE Micobatteri della tubercolosi (in rosso) adesi ad un macrofago (in azzurro), cellula del sistema immunitario dell’ospite

Tubercolosi - Le forme del contagio I ●Il contagio avviene in genere tramite le vie respiratorie ●Il micobatterio della tubercolosi, una volta penetrato nel polmone, viene fagocitato dai macrofagi ●Nei macrofagi, i micobatteri sono intrappolati in strutture vescicolari dette endosomi ●Gli endosomi si fondono nei lisosomi e distruggono il micobatterio ●Alcuni micobatteri riescono a sopravvivere ed a persistere nel macrofago bloccando la maturazione dell’endosoma Eventi che seguono l’ingresso di micobatteri della tubercolosi in un macrofago. Da: SHE Kaufmann, Ann Rheum Dis 2004;63;50-56

Tubercolosi - Le forme del contagio II ●I macrofagi infettati lanciano segnali ad altre cellule del sistema immunitario ●Diverse cellule del sistema immunitario accorrono al sito di infezione ●Si forma una struttura solida, il granuloma, che ingloba le cellule del sistema immunitario, i macrofagi uccisi dai micobatteri, i micobatteri uccisi dai macrofagi ed i micobatteri sopravvissuti ●Il granuloma può contenere l’infezione per anni, anche per tutta la vita Il ruolo delle citochine nella formazione di un granuloma, una struttura di contenimento dell’infezione da tubercolosi

Le nostre difese sono efficaci Al mondo, un individuo su tre, nel corso della propria vita è entrato in contatto con il micobatterio tubercolare: più di 2 miliardi di persone Tuttavia, si stima che solo 200 milioni di questi individui in tutto il mondo, nel corso della propria vita, sviluppano la tubercolosi Quindi: 1 miliardo e 800 milioni di individui al mondo, pur essendo entrati in contatto con il micobatterio nel corso della propria vita, non svilupperanno mai la tubercolosi

La tubercolosi si può vincere I farmaci di prima linea contro la TB I diagnostici più in uso sono vecchi di 100 anni (nuovi diagnostici ora disponibili devono raggiungere efficacemente i Paesi più colpiti) I vaccini più in uso sono vecchi di 80 anni Gli antibiotici più in uso sono vecchi di 40 anni. Ma molti nuovi antibiotici sono in sviluppo, anche per MDR-TB La ricerca sulla TB deve crescere: è necessario trovare sempre nuove risorse finanziarie e umane. La TB si può vincere: oggi si stima che il 95% dei casi è guaribile Bedaquiline (2012) Delamanid (2014)

Screening per isolare hits attivi contro M. tuberculosis: bedaquilina (TMC207) Bedaquilina (TMC207): Screening: 70mila molecole, selezionando prototipi di differenti serie chimiche (diarilchinoline) Readout: sopravvivenza di cellule intere vitali dopo cicli multipli di crescita Ceppo: M. smegmatis Whole cell survival Whole cells or isolated inverted membrane vescicles

Bedaquilina: mutazioni di resistenza identificano il target molecolare: ATPsintetasi Modello molecolare della ATP sintetasi di M.tuberculosis. Nel riquadro a destra, la subunità inibitoria  (azzurro) della componente F 0 è mostrata insieme alla subunità multimerica c (beige). La molecola TMC207 è mostrata in verde (G. Blukovic et al. Antimicrobial Agents and Chemotherapy, , 168–176). Allineamenti delle sequenze di atpE (subunità multimerica c) di M.tuberculosis (a sinistra) e di M.smegmatis (a destra). Le sequenze in alto sono isolate dai ceppi sensibili, quelle in basso dai ceppi resistenti. Le frecce indicano le uniche comuni mutazioni associate alla resistenza. In nero le sequenze più conservate, in viola le intermedie (K. Andries et al. Science, , ).

Benzotiazinoni (PBTZ169): identificazione di DprE1 come target molecolare in Mtb. Tutti i mutanti Mtb resistenti a BTZ043 hanno una mutazione in C387 di DprE1, enzima che converte un ribosio in arabinosio, nella biosintesi della parete cellulare. C387 è altamente conservato in diversi ortoghi, eccetto che in ceppi resistenti a BTZ043. In basso a destra, il modello di interazione tra PBTZ169 (in verde) e DprE1 (grigio) con il cofattore FAD (giallo) PBTZ169 è sviluppato oggi da iM4TB, partner di StopTB Partnership. I primi trials clinici sono previsti nel 2016 V. Makarov et al. Science, , 801 V. Makarov et al. EMBO MM, , 372 BTZ043 PBTZ169 Lipofilicità aumentata

TB: una malattia globale Le regioni più colpite sono in Africa e in Asia Nell'Africa sub- sahariana, 281 nuovi casi ogni abitanti Al mondo, 133 nuovi casi ogni abitanti 9,6 milioni di nuovi casi ogni anno nel 2014, solo 6 milioni riportati Nel mondo, 1,5 milioni di morti nel 2014 (inclusi HIV-positivi) OMS Global TB Report 2015

TB: una malattia della povertà Oggi, i Paesi a più alta incidenza di tubercolosi non sono diversi da come era l’Europa ai primi dell'ottocento Ai primi dell’ottocento in Europa la tubercolosi rappresentava il 25% tra tutte le cause di morte Il declino della mortalità in Europa è cominciato verso la metà dell’800, con il miglioramento delle condizioni di vita, ancora prima dell’avvento degli antibiotici La tubercolosi è una malattia della povertà, dell’indigenza, delle precarie condizioni sanitarie e igieniche Migliore diagnosi e cura devono andare di pari passo con il miglioramento delle condizioni igieniche e sanitarie

TB: una malattia dimenticata Nei mass-media si parla poco di tubercolosi. «si muore di TB come se 14/15 Boeing 767 a pieno carico cadessero tutti i santi giorni... Ma di TB non se ne parla» da una lettera di Stop TB Italia Il 24 marzo è tradizionalmente la giornata mondiale per la lotta alla tubercolosi: un’occasione per parlare di una malattia dimenticata La sera del 24 marzo 1882, in una brillante conferenza a Berlino, Robert Koch dimostra che la tubercolosi è causata da un batterio, il Mycobacterium tuberculosis

La multiresistenza agli antibiotici: MDR-TB Al mondo nuovi casi di MDR-TB nel 2014, solo riportati MDR: resistenza ad almeno 2 antibiotici di prima linea La resistenza ai farmaci si sviluppa quando: l’assistenza sanitaria non è sufficiente I pazienti non completano la cura o la seguono in modo irregolare I farmaci sono di cattiva qualità e manifattura ed inefficaci

Ceppi Mtb-R isolati da pazienti: WGS per migliorare la diagnosi di MDR-TB  Sequenziamento di tutto il genoma (WGS) di 127 ceppi isolati da pazienti in 20 Paesi, resistenti a 4 farmaci: Isoniazide, rifampicina, etanbutolo e streptomicina.  La maggior parte delle mutazioni individate riguardano 5 geni: rpoB (RNAPol , rifampicina), inhA promoter e katG (reduttasi e catalasi rispettivamente, isoniazide), rpsL (proteina ribosomale S12, streptomicina) ed embB (arabino-transferasi, etanbutolo).  Per rpoB e katG è stata osservata un’associazione tra maggiore resistenza e minore distanza della mutazione dal sito di legame con il farmaco.  Ciò può permettere di predire più rapidamente anche l’entità della resistenza, in base all’analisi delle mutazioni nei ceppi dai pazienti. a) Residui aa mutati in rpoB. La molecola di rifampicina è in grigio e rosso b) Residui aa mutati in katG. La molecola di isoniazide è in grigio, blu e arancio Phelan et al. BMC Medicine , 31

TB e AIDS La pandemia dell’AIDS, in primo luogo nei Paesi dell’Africa australe, ha portato ad un nefasto incremento dei casi di tubercolosi. Le difese immunitarie sono molto importanti per mantenere la TB sotto controllo, come avviene nella TB latente. L’indebolimento delle difese immunitarie nei malati di AIDS (25% di sieropositivi per l’AIDS in alcuni Paesi dell’Africa australe!) porta alla riattivazione della TB latente. L’incidenza della TB nel mondo fino al 2003

TB e AIDS: gli sviluppi Incidenza TB nel mondo: 9,6 M nel 2014 Mortalità da TB nel mondo: 1,5 M nel 2014 OMS Global TB Report 2015

Strategia dell’OMS fino al 2035: Un mondo libero dalla TB Current global trend: -1,5%/year Riduzione incidenza: 2025: 50% 2035: 90% Riduzione mortalità: 2025: 75% 2035: 95%

Reaching the "missed" cases early means cutting transmission (nearly 3 million not diagnosed or reported) Ref: Global TB Control Report 2013 Share of total missed cases 10 countries account for 74% (2.4 million) of the estimated “missed” cases globally India: 1 million cases “missed” 9 million estimated 6 million notified Estimated incidence Global notifications

Gli interventi sanitari perseguibili oggi Strutture sanitarie diffuse capillarmente Farmaci efficaci e di buona qualità, per evitare l’insorgere di forme di resistenza Prezzi dei farmaci contenuti

Prezzi bassi nei Paesi in via di sviluppo Le nuove Organizzazioni Internazionali Il controllo dei prezzi e il mantenimento della qualità dei farmaci richiede uno sforzo comune da parte di Paesi, Aziende e Organizzazioni Internazionali Per raggiungere questo obiettivo e per reperire le risorse necessarie, emergono nuove forme di organizzazione internazionale, quali: – TB Alliance – International Drug Purchase Facility (UNITAID) – Stop TB Partnership – Global Fund to fight AIDS, Tuberculosis and Malaria – Medicines for Malaria Venture – Affordable Medicines Facility

Prezzi bassi nei Paesi in via di sviluppo Le nuove Organizzazioni Internazionali Le nuove organizzazioni coinvolgono molti partners: pubblici, privati, ONGs e OGs Sono basate su forte integrazione della cooperazione tra nord e sud del mondo Sono basate su progetti competitivi, svolti e seguiti con managment di qualità, perseguiti con efficienza e capacità innovativa Questi grandi progetti internazionali hanno lo scopo di innovare sia le organizzazioni sanitarie che i prodotti terapeutici o diagnostici I finanziamenti a pioggia sono il passato, e sono fonte di corruzione

Founded in 2000 Not-for-profit Product Development Partnership (PDP) headquartered in New York, with office in Pretoria Entrepreneurial, virtual approach to drug discovery and development Largest portfolio of TB drug candidates in history TB Alliance PHARMA BIOTECH ACADEMIA INSTITUTES GOVERNMENTS FOUNDATIONS Le nuove organizzazioni internazionali TB Alliance (Global Alliance for TB Drug Development)

TB Alliance Supporters Bill & Melinda Gates Foundation United States Food and Drug Administration United Kingdom Department for International Development European Union United States Agency for International Development

TB Alliance Global Alliance for TB Drug Development

Le nuove organizzazioni internazionali Stop-TB Partnership Nata nel Partners: OMS, NGOs, GOs, Privati Ha i seguenti obiettivi strategici: 1.Facilitare collaborazioni fondate e continuative tra i partners per la realizzazione di progetti 2.Aumentare l’impegno politico dei leaders mondiali e degli opinion leaders per incrementare I finanziamenti per la TB 3.Promuovere l’innovazione nella diagnosi e nella cura della TB attraverso TB REACH e altre piattaforme e meccanismi innovativi 4.Assicurare l’accesso universale a farmaci e diagnostici per la TB, con una qualità assicurata, ai paesi serviti da GLOBAL DRUG FACILITY

Le nuove organizzazioni internazionali. Un quadro globale

I programmi di cura e ricerca Nuovi vaccini: la pipeline dei 15 vaccini in sviluppo WHO Global Tuberculosis Report 2015

I programmi di cura e ricerca Nuovi diagnostici: la pipeline R&D in sviluppo WHO Global Tuberculosis Report 2015 Test rapidi e facilmente eseguibili anche in assenza di strutture sanitarie. Test per valutare la MDR, ma anche per valutare la progressione di LTB. I più avanzati sono quelli che usano tecnologie molecolari, come PCR o microarray per readout multipli (pe, ampio numero di mutazioni TB-R). Tuttavia questi test molecolari spesso richiedono strutture sanitarie o personale esperto. Promettente è GeneXpert Omni, che legge TB e rifR-TB, di facile uso. Le maggiori difficoltà sono nell’implementare le fasi 4 e 5.

I programmi di cura e ricerca Nuovi antibiotici: la pipeline R&D per i farmaci in sviluppo WHO Global Tuberculosis Report 2015

TAKE-HOME MESSAGES La TB, come altre malattie globali, si può curare Globalmente, la elevata mortalità nasce da assistenza sanitaria insufficiente Per fare fronte a queste difficoltà occorre uno sforzo internazionale con dispiego di risorse umane, scientifiche ed economiche La gestione di queste risorse deve essere di elevata qualità ed efficacia. I finanziamenti a pioggia sono il passato Usando questi approcci, gli ultimi anni hanno testimoniato progressi nella diagnosi e nella cura … Ma molta strada è ancora da percorrere…