Tropismo del co-recettore di HIV-1 e CCR5 antagonisti

Tropismo del co-recettore di HIV-1 e CCR5 antagonisti Il ruolo dei co-recettori delle chemochine di HIV. Cosa s’intende per tropismo del co-recettore? Utilizzo del co-recettore di HIV nei pazienti naive e nei pazienti già trattati con ARV (pazienti “experienced”). In questa diapositiva sono elencati gli argomenti trattati nel set di diapositive. 1/9/2007 - 730pm eSlide - P3591 - Template - Blue - No Logo

Legame a CD4 Legame al co-recettore Fusione virus-cellula Adesione di HIV, legame al co-recettore e bersagli molecolari per l’inibizione dell’ingresso gp41 gp120 “Loop” V3 Legame a CD4 CD4 Membrana cellulare Legame al co-recettore CCR5/CXCR4 (R5/X4) Fusione virus-cellula CCR5 antagonisti (es. maraviroc, vicriviroc, PRO 140) Inibitori della fusione (es. enfuvirtide) Inibitori del legame al recettore CD4 (es. TNX-355) Questa diapositiva introduttiva serve come promemoria dei passaggi-chiave necessari per l’ingresso di HIV nelle cellule bersaglio (ospiti) CD4+. L’ingresso di HIV nelle cellule che esprimono il recettore CD4 può essere suddiviso in tre fasi in sequenza distinte.1 Inizialmente, l’adesione della glicoproteina virale 120 (gp120) al recettore CD4 induce piccole alterazioni conformazionali della proteina gp120 stessa. [Fare clic per proseguire con l’animazione] Tali alterazioni espongono alcuni specifici elementi strutturali sul “loop” V3, che sono a questo punto in grado di legarsi ad un co-recettore, o CCR5 o CXCR4. [Fare clic per proseguire con l’animazione] Ciò comporta a sua volta una riorganizzazione conformazionale di una seconda glicoproteina virale, gp41, che diviene a questo punto in grado d’inserire una regione idrofoba del peptide di fusione nella membrana citoplasmatica della cellula bersaglio. Ciò pone a stretto contatto il virus e la membrana della cellula, tanto da permettere l’inizio della fusione e, infine, l’ingresso del “core” virale nella cellula bersaglio. [Fare clic per proseguire con l’animazione] Gli inibitori d’entrata di HIV possono essere classificati in tre classi distinte, ciascuna mirata a una delle tre fasi del processo di ingresso. Questa diapositiva illustra i punti dove agiscono alcune delle classi di inibitori/antagonisti in corso di sviluppo clinico. Bibliografia Moore JP, Doms RW. The entry of entry inhibitors: A fusion of science and medicine. Proc Natl Acad Sci USA 2003;100:10598-10602. Adattato da Moore JP, et al. Proc Natl Acad Sci USA 2003; 100: 10598-10602 1/9/2007 - 730pm eSlide - P3591 - Template - Blue - No Logo

CCR5 e CXCR4 agiscono da co-recettori per il legame e l’ingresso di HIV CD4 In questa diapositiva è rappresentata la superficie esterna di un linfocita CD4+. I recettori CD4 sono raffigurati in viola. Per entrare nella cellula CD4+, l’HIV deve legarsi al recettore CD4 e a uno dei due co-recettori transmembranari delle chemochine: CCR5 (arancione) oppure CXCR4 (verde).1-3 I co-recettori CCR5 sono espressi sui linfociti T della memoria, sui monociti e sulle cellule dendritiche. I co-recettori CXCR4 sono espressi sui linfociti T naive e della memoria, sui linfociti B, sui monociti e sui neutrofili. Nota: le molecole CD4, CCR5 e CXCR4 sono raffigurate nella diapositiva in modo da illustrare con facilità il loro ruolo nel processo di ingresso del virus; nella realtà, la loro struttura è abbastanza diversa. Bibliografia Berger E, Doms R, Fenyo E, et al. A new classification for HIV-1. Nature. 1998;391:240. Deng H, Liu R, Ellmeier W, et al. Identification of a major co-receptor for primary isolates of HIV-1. Nature 1996;381:661-666. Feng Y, Broder CC, Kenedy PE, et al. HIV-1 entry cofactor: functional cDNA cloning of a seven-transmembrane, G protein-coupled receptor. Science 1996;272:872-877. CXCR4 CCR5 Superficie del linfocita T Berger EA, et al. Nature 1998; 391: 240 1/9/2007 - 730pm eSlide - P3591 - Template - Blue - No Logo

Schemi di utilizzo dei co-recettori da parte di HIV Virus R5 Utilizzano solo il co-recettore CCR5 Prevalenti nelle fasi precoci dell’infezione Predominano per tutta la durata dell’infezione Virus X4 Utilizzano solo il co-recettore CXCR4 Emergono nelle fasi tardive dell’infezione Associati a più rapido declino delle cellule CD4+ e a progressione della malattia Per tropismo del co-recettore si definisce l’interazione di un virus con uno specifico co-recettore delle chemochine sulla superficie della cellula bersaglio. È stata quindi coniata la seguente nomenclatura per classificare il tropismo co- recettoriale di HIV, che può essere usata per descrivere la popolazione HIV isolabile nei pazienti infettati da questo virus: I virus CCR5-tropici (R5) (qui indicati in arancione) entrano nelle cellule CD4+ attraverso i co-recettori CCR5 (in passato, questi virus erano più spesso definiti come virus non sincizio-inducenti [NSI] o virus M-tropici). Tali virus sono in grado di infettare solo le cellule che esprimono sulla loro superficie il co-recettore CCR5. I virus CXCR4-tropici (X4) (qui indicati in verde) entrano nelle cellule CD4+ attraverso i co-recettori CXCR4 (in passato, questi virus erano più spesso definiti come virus non sincizio-inducenti [SI] o virus T-tropici). Tali virus sono in grado d’infettare solo le cellule che esprimono sulla loro superficie il co-recettore CXCR4. I virus “dual-tropici” (indicati in blu) possono sfruttare indifferentemente uno dei due o entrambi i co-recettori per entrare nelle cellule CD4+. Sono perciò in grado d’infettare sia le cellule che esprimono il co-recettore CXCR4, sia quelle che esprimono il co-recettore CCR5. Le popolazioni virali a tropismo misto (indicate in giallo) contengono un insieme di ceppi HIV di tipo R5, X4 e a tropismo duplice e sono, di conseguenza, in grado d’infettare sia le cellule che esprimono il co-recettore CXCR4, sia quelle che esprimono il co-recettore CCR5. [Fare clic per proseguire con l’animazione] Il test TrofileTM (Monogram Biosciences Inc., San Francisco), un test diagnostico a base cellulare validato dal CLIA* per determinare il tropismo co-recettoriale HIV di un paziente (altresì chiamato “tropotipo™”), non riesce a distinguere fra queste ultime due popolazioni e pertanto vengono generalmente identificate con D/M. *CLIA: Clinical Laboratory Improvement Amendments. Bibliografia Berger E, Doms R, Fenyo E, et al. A new classification for HIV-1. Nature 1998;391:240. Deng H, Liu R, Ellmeier W, et al. Identification of a major co-receptor for primary isolates of HIV-1. Nature 1996;381:661-666. Feng Y, Broder CC, Kenedy PE, et al. HIV-1 entry cofactor: functional cDNA cloning of a seven-transmembrane, G protein-coupled receptor. Science 1996;272:872-877. Virus a tropismo duplice Sfruttano indifferentemente i co-recettori CCR5 o CXCR4 Popolazione virale a tropismo misto 1/9/2007 - 730pm eSlide - P3591 - Template - Blue - No Logo

Valore prognostico del fenotipo SI*: Coorte Amsterdam Studio prospettico 225 uomini con infezione da HIV, seguiti per una media di 25 mesi a partire da maggio 1988 37/225 (16,4%) hanno ricevuto zidovudina 12% dei ceppi virali isolati al basale nei pazienti non trattati di tipo SI Progressione a AIDS (% pazienti): virus SI : 70,8% virus NSI : 15,8% (P<0,001) Analisi multivariata Rischio relativo di AIDS in pz con: virus SI 6,7 (CI 95% 3,5-12,7) (+) p24 4,9 (CI 95% 2,4-10,0) CD4 <300 4,3 (CI 95% 2,3-8,0) Conta CD4 (cellule/mm3) Impatto del virus SI sulla conta delle cellule CD4+ Tempo (mesi) –48 –36 –24 –12 0 12 24 36 Conversione da NSI a SI NSI (n=45) SI (n=45) 200 400 600 800 *SI ~ D/M o X4 NSI ~ R5 Negli studi sulla storia naturale della malattia c'è una certa correlazione tra ceppi virali a tropismo duplice/misto (D/M) e ceppi virali X4 (virus ‘SI’), che potrebbero in potenza causare la riduzione della conta delle cellule CD4+, e la progressione della malattia da HIV. A partire dal maggio 1988, una coorte di 225 uomini con infezione da HIV sono stati sottoposti a follow-up prospettico per una media di 24,8 mesi. 37 uomini trattati con zidovudina (in monoterapia) durante il follow-up sono stati esclusi dall’analisi. In 22/188 pazienti (12%) erano presenti virus SI. Nel 70,8% di questi pazienti, la malattia è progredita ad AIDS durante lo studio, rispetto al 15,8% dei pazienti con virus NSI al momento dell’ingresso nello studio (P<0,001). L’analisi multivariata ha dimostrato che la presenza di virus SI al momento dell’entrata nello studio si è associata a un maggior rischio relativo di sviluppo di AIDS rispetto a quanto osservato per l’antigenemia p24 o alla ridotta conta CD4. Sono stati studiati anche altri 45 uomini per i quali era stato stabilito il momento esatto di comparsa delle varianti SI. Nella diapositiva, il grafico a destra mostra la correlazione fra riduzione della conta CD4 e la conversione del fenotipo virale da NSI a SI in questi 45 individui (linea blu) e in 45 controlli senza varianti SI (linea gialla). I dati sono stati resi confrontabili (statisticamente allineati) in base al momento di conversione da NSI a SI (tempo zero, indicato da una freccia nel grafico). Nei 45 mesi precedenti la conversione fenotipica da NSI a SI, in entrambi i gruppi è stato osservato un moderato calo nella conta delle cellule CD4+, ma dopo la conversione del fenotipo da NSI a SI, la velocità di declino di tale conta si è triplicata (mediana di riduzione della conta CD4: 6,0 x 107/L all’anno rispetto a 18,0 x 107/L all’anno, P=0,003, test di Student per dati appaiati). Non è noto se la conversione da R5 (SI) a X4 (NSI) osservata in studi come questo sia una causa o una conseguenza dell’immunodeficienza. Bibliografia Koot M, Keet IP, Vos AH, et al. Prognostic value of HIV-1 syncytium-inducing phenotype for rate of CD4 cell depletion and progression to AIDS. Ann Intern Med 1993;118:681-688. Adattato da Koot M, et al. Ann Intern Med 1993;118: 681-688 1/9/2007 - 730pm eSlide - P3591 - Template - Blue - No Logo

eSlide - P3591 - Template - Blue - No Logo Per tutta la durata dell’infezione prevale l’utilizzo del co-recettore R5 da parte di HIV Studio/Fonte Popolazione N R5 R5/X4 X4 Coorte Homer1 Naive 979 82% 18% <1% Coorte C & W2 402 81% 19% Demarest3 299 88% 12% 0% Pfizer 10264 1428 85% 15% TORO 1/25 Experienced 612 62% 34% 4% ACTG 52116 391 48% SCOPE7 182 59% 40,5% 0,5% MOTIVATE 1 & 24 2560 56% 41% 3% I dati da una serie di studi clinici di coorte e di trial clinici su pazienti soprattutto con infezione da virus HIV-1 Clade B dimostrano che i ceppi di HIV-1 sono prevalentemente di tipo R5 (>80%) nei pazienti naive. In sostanza, in questi pazienti non esistono virus X4.1-4 Nei pazienti “experienced” (con ridotta conta di cellule CD4+), si osserva un incremento nell’utilizzo del co-recettore X4, quasi esclusivamente associato ad aumento delle popolazioni virali a tropismo duplice o misto (R5/X4 or D/M).4-6 I virus puramente X4 sono rari. Da notare che, anche nei pazienti “experienced”, il 47-62% dei pazienti continua a mostrare solo il virus R5.4-7 Bibliografia Brumme ZL, Goodrich J, Mayer HB, et al. Molecular and clinical epidemiology of CXCR4- using HIV-1 in a large population of antiretroviral-naive individuals. J Infect Dis 2005;192:466-474. Moyle G, Wildfire A, Mandalia S, et al. Epidemiology and predictive factors for chemokine receptor use in HIV-1 infection. J Infect Dis 2005;191:866-872. Demarest J, Bonny T, Vavro C, et al. HIV-1 co-receptor tropism in treatment naive and experienced patients. 44th ICAAC 2004; Washington, DC. Abstract H-1136. Coakley E, Benhamida J, Chappey C, et al. An evaluation of tropism profiles and other characteristics among 3988 individuals screened for the A4001026, A4001027 (MOTIVATE 1) and A4001028 (MOTIVATE 2) Phase 2b/3 studies of maraviroc. 2nd International Workshop on Targeting HIV Entry, 2006. Boston, MA. Abstract 8. Whitcomb JM, Huang W, Fransen S, et al. Analysis of baseline enfuvirtide (T20) susceptibility and co-receptor tropism in two-phase III study populations. 10th CROI 2003; Boston, MA. Abstract 557. Paxinos EE, Fransen S, Huang W, et al. Measuring HIV-1 co-receptor tropism using a recombinant virus assay. 42nd Interscience Conference on Antimicrobial Agents and Chemotherapy, 2002; San Diego, CA. Abstract H-2040. Wilkin T, Su Z, Kuritzkes D, et al. Co-receptor tropism in patients screening for ACTG 5211, a Phase 2 study of Vicriviroc, a CCR5 inhibitor. 13th CROI 2006; Denver, CO. Abstract 655. * Questa tabella può non comprendere tutti i dati disponibili resi noti. La maggior parte dei dati proviene da isolati del sottotipo B. 4. Coakley E, et al. 2nd Viral Entry Workshop, 2006. Abstract 8 5. Whitcomb JM, et al. CROI 2003. Abstract 557 6. Wilkin T, et al. CROI 2006. Abstract 655 7. Hunt et al. J Infect Dis. 2006;194:926-30 1. Brumme ZL, et al. J Infect Dis 2005;192:466-474 2. Moyle GJ, et al. J Infect Dis 2005;191:866-872 3. Demarest J, et al. ICAAC 2004. Abstract H-1136 1/9/2007 - 730pm eSlide - P3591 - Template - Blue - No Logo

Pazienti con virus D/M o X4 (%) Nadir CD4+ (cellule/mm3) L’arricchimento delle popolazioni virali X4 è ampiamente spiegato dal ridotto nadir di conta delle cellule CD4+ % di pazienti con HIV di tipo D/M o X4 in funzione del nadir pretrattamento della conta CD4+ e dell’esposizione agli ARV 100 Naive Experienced 80 NS 60 Pazienti con virus D/M o X4 (%) NS P<0,001 NS 40 Questa diapositiva mostra che, indipendentemente dalla situazione “experienced” o “non experienced” al trattamento ARV, i pazienti con un ridotto nadir di cellule CD4+ hanno probabilità più elevata di ospitare virus di tipo D/M o X4. Il tropismo co-recettoriale è stato confrontato in 81 pazienti naive alla terapia ARV e in182 pazienti “experienced” provenienti da due coorti di pazienti di San Francisco (coorti SCOPE e HOMER). I virus a tropismo duplice o misto (D/M) o i virus X4 erano presenti nel 41% dei pazienti trattati, rispetto al 18% del gruppo non trattato (P<0,001). Il grafico mostra la percentuale di pazienti con HIV D/M o X4 in funzione del nadir CD4+ e dell’esposizione agli antiretrovirali. Da notare che il nadir CD4+ è stato osservato 5 anni prima e che la conta delle cellule CD4+ ha evidenziato un incremento (mediana) di 148 cellule/mm3 durante quel lasso di tempo. Il grafico mostra che i virus D/M o X4 erano più comuni nei soggetti con nadir CD4+ più bassi, sia fra i pazienti naive (colonne rosse, P<0,001 per il trend), sia fra quelli già trattati con ARV (colonne gialle, P=0,03 per il trend). Per i tre quartili inferiori di nadir CD4+ (≤176 cellule/mm3), non è stata dimostrata nessuna associazione fra la situazione “experienced” o non “experienced” e la dimostrazione di virus D/M o X4 dopo correzione per il nadir CD4+ pretrattamento. Tuttavia, nei pazienti con nadir CD4+ >176 cellule/mm3, la situazione “experienced” è risultata associata in modo indipendente a una maggiore prevalenza di virus D/M o X4 (P<0,001). Di conseguenza, l’arricchimento, in questo studio, di virus D/M o X4 nella maggioranza dei pazienti “experienced” può essere ampiamente spiegato dal ridotto nadir nella conta di cellule CD4+ prima del trattamento. Bibliografia Hunt PW, Harrigan R, Huang W, et al. Prevalence of CXCR4 tropism among antiretroviral-treated HIV-1-infected patients with detectable viremia. J Infect Dis 2006;194:926-930. 20 (n=52)(n=47) ≤17 (n=109)(n=45) 18-60 (n=182)(n=45) 61-176 >176 (n=633)(n=45) Nadir CD4+ (cellule/mm3) Adattato da Hunt PW, et al. J Infect Dis 2006; 194: 926-930 1/9/2007 - 730pm eSlide - P3591 - Template - Blue - No Logo

Percentuale di pazienti con HIV RNA <50 copie/mL La risposta virologica e immunologica all’HAART è analoga fra pazienti con virus R5 e X4 Tempo alla risposta virologica Aumento della conta dei CD4 100 400 300 80 200 100 60 Percentuale di pazienti con HIV RNA <50 copie/mL Conta CD4 (cellule/mm3) 3 6 9 12 15 18 21 24 -100 40 Tempo dall’inizio dell’HAART (mesi) -200 20 Le risposte alla terapia antiretrovirale senza antagonisti del CCR5 sono analoghe nei pazienti con virus R5 o X4. Questa diapositiva illustra i risultati di uno studio di coorte prospettico, condotto in 289 pazienti con tropismo noto che hanno iniziato una terapia ART associata (HAART, ≥2 NRTI + 1 NNRTI o PI) nel 2006. Il valore di HIV RNA mediano al basale era più elevato nel gruppo X4/R5 (142.568 copie/mL) rispetto al gruppo R5 (39.385 copie/mL, P<0,001), mentre era inferiore la conta deile cellule CD4+ (mediana: 203 cellule/mm3 vs 325 cellule/mm3, P<0,001). Tuttavia, non sono state osservate differenze significative fra i gruppi in termini di tempo alla risposta virologica (HIV RNA <50 copie/mL, grafico a sinistra). La percentuale di pazienti che ha ottenuto una risposta virologica dopo 6, 12 o 24 mesi di trattamento è risultata sovrapponibile fra i pazienti con virus R5 (linea arancione) o con virus X4/R5 (linea verde). [Fare clic per proseguire con l’animazione] Analogamente, l’incremento della conta CD4+ è risultata sovrapponibile fra i due gruppi nel corso dei 24 mesi di trattamento (grafico a destra). Bibliografia Waters L, Mandalia S, Wildfire A, et al. HIV co-receptor tropism in treatment- naïve patients: impact on CD4 decline and subsequent response to HAART. 46th ICAAC 2006, San Francisco, CA. Abstract H-1667. R5 X4/R5 -300 -400 R5 X4/R5 -500 3 6 9 12 15 18 21 24 -600 Tempo dall’inizio dell’HAART (mesi) R5 n= 229 197 190 188 194 172 161 151 R5 n= 229 197 190 188 194 172 161 151 182 X4/R5 n= 60 51 26 50 56 44 47 X4/R5 n= 60 51 26 50 56 44 47 Waters L, et al. ICAAC 2006. Abstract H-1667 1/9/2007 - 730pm eSlide - P3591 - Template - Blue - No Logo