Επίκουρος Καθηγητής Επιδημιολογίας και Προληπτικής Ιατρικής Η σημασία του γενετικού φραγμού στην ανάπτυξη αντοχής έναντι των αντιρετροϊκών φαρμάκων Δ. Παρασκευής Επίκουρος Καθηγητής Επιδημιολογίας και Προληπτικής Ιατρικής Ιατρική Σχολή, ΕΚΠΑ

Disclosures Advisory Board: Gilead, Merck Speaker: BMS, Gilead, AbbVie, Janssen, GSK Research ane travel grants: Gilead, Janssen, GSK, AbbVie Για την παρούσα εκδήλωση δεν θα λάβω τιμητική αμοιβή απο την GSK ZINC: GR/TRIM/0030/16, preparation: November 2016

Θεματολογία Εισαγωγή Γενετικός φραγμός Αντοχή σε πρωτοθεραπευμένους PIs - NNRTIs ΙNSTIs Αντοχή σε INSTIs Αντοχή σε dolutegravir Πρωτογενής αντοχή σε INSTIs

Ορισμός αντοχής Ως αντοχή στην αντιρετροϊκή θεραπεία ορίζεται η μείωση στην ανασταλτική επίδραση της θεραπείας στον ιικό πολλαπλασιασμό Η αντοχή μπορεί και να προϋπάρχει της θεραπείας (πρωτογενής αντοχή) Η αντοχή μπορεί να είναι συνέπεια της μη ιολογικής ανταπόκρισης στη θεραπεία (επίκτητη αντοχή)

Εισαγωγή H ανάπτυξη αντοχής μπορεί να προληφθεί όταν επιτυγχάνεται αποτελεσματική καταστολή του ιικού πολλαπλασιασμού Μερική καταστολή του ιικού πολλαπλασιασμού, παρουσία θεραπείας, μπορεί να οδηγήσει σε ανάπτυξη αντοχής Η επιλογή θεραπείας με υψηλό γενετικό φραγμό ελαχιστοποιεί την πιθανότητα ανάπτυξης αντοχής Clutter et al, IGE, 2016, Vandamme et al, AIDS Rev. 2011

Δυνατότητα ανάπτυξης αντοχής Λόγω των χαρακτηριστικών του ιικού πολλαπλασιασμού: Οποιαδήποτε απλή μεταλλαγή προϋπάρχει της θεραπείας Μαθηματικά μοντέλα υποδεικνύουν ότι αν η θεραπεία απαιτεί τουλάχιστον 3 μεταλλαγές αντοχής τότε επιτυγχάνει ιική καταστολή Ο αριθμός μεταλλαγών που απαιτούνται για ανάπτυξη αντοχής χαρακτηρίζεται ως γενετικός φραγμός Frost and McLean 1994; Coffin 1995; Nowak et al. 1997; Stengel 2008

Συνδυαστική θεραπεία Σε αυτήν την απλή αλλά θεμελιώδη αρχή βασίζεται η επιτυχία της συνδυαστικής θεραπείας: Highly active antiretroviral therapy (HAART) Στην πορεία επιβεβαιώθηκε το πλεονέκτημα των φαρμάκων με υψηλό γενετικό φραγμό Η ανάπτυξη νέας γενεάς φαρμάκων (TDF, boosted PIs, ETV, Dolutegravir) σε κάθε κατηγορία βασίστηκε Στην απουσία διασταυρούμενης αντοχής με τα υπάρχοντα φάρμακα Υψηλότερο γενετικό φραγμό Larder et al. 1995; Kempf et al. 1997; Hsu et al. 1998

Δυνατότητα ανάπτυξης αντοχής Ορισμοί Δυνατότητα ανάπτυξης αντοχής Η δραστικότητα ενός θεραπευτικού σχήματος είναι ανάλογη της μείωσης του HIV-RNA στο πλάσμα που επιτυγχάνει το συγκεκριμένο σχήμα Ο συνδυασμός της δραστικότητας με το γενετικό φραγμό ενός σχήματος επηρεάζει σημαντικά την πιθανότητα εμφάνισης ιολογικής αποτυχίας για το συγκεκριμένο σχήμα Clutter et al, IGE 2016

Γενετικός φραγμός - αποτελεσματικότητα Clutter et al, IGE 2016

Πρωτοθεραπευμένοι ασθενείς

Αντοχή σε πρωτοθεραπευμένους * * * p<0.01 96 wks analysis * Gupta et al, CID 2008

Αντοχή σε πρωτοθεραπευμένους 96 wks analysis Gupta et al, CID 2008

Πρωτοθεραπευμένοι Ιολογική αποτυχία Τα περισσότερα σχήματα πρώτης θεραπείας έχουν υψηλή αποτελεσματικότητα επιτυγχάνοντας μακροπρόθεσμη καταστολή του ιικού πολλαπλασιασμού Η ιολογική αποτυχία σε πρωτοθεραπευμένους είναι, κυρίως, συνέπεια μερικής συμμόρφωσης Η αντοχή αναπτύσσεται λόγω πολ-λαπλασιασμού του ιού σε περιβάλλον θεραπείας Clutter et al, IGE 2016

INSTIs

Αντοχή σε πρωτοθεραπευμένους Llibre et al, AIDS Rev. 2015

Αντοχή σε INSTIs Μέχρι σήμερα δεν έχει παρατηρηθεί ανάπτυξη αντοχής σε σχήματα με dolutegravir Τα ευρήματα αναφορικά με την απουσία αντοχής σε πρωτοθεραπευμένους ασθενείς με ιολογική αποτυχία με dolutegravir αποτελεί ένα πολύ ελπιδοφόρο εύρημα Αν επιβεβαιωθεί στην κλινική πράξη, οι επιπτώσεις στην επιλογή της ART αναμένεται να είναι σημαντικές Llibre et al, AIDS Rev. 2015; Clotet et al, Lancet 2014; Walmsley et al, JAIDS 2015

Αντοχή σε INSTIs - περιορισμοί H επίπτωση της ιολογικής αποτυχίας για όλα τα σχήματα με INSTIs είναι πολύ μικρή Ο έλεγχος αντοχής δεν είναι πάντα εφικτός λόγω των χαμηλών επιπέδων HIV-RNA Διαφορές στο σχεδιασμό των κλινικών δοκιμών μπορεί να έχουν επηρεάσουν την επίπτωση της αποτυχίας και ανάπτυξης αντοχής όπως τα επίπεδα HIV-RNA και CD4+ κατά την έναρξη της ART Llibre et al, AIDS Rev. 2015

Aντοχή σε INSTIs

Μεταλλαγές αντοχής σε INIs Wensing et al, Τopics in Antiviral Medicine 2015

Διασταρούμενη αντοχή σε INIs (1) Mean FC IC50 Viruses DTG RAL EVG WT1,2 1 T66A1,2 0.26 0.61 4.1 T66I1,2 0.51 8.0 T66K1,2 2.3 9.6 84 E92I1,2 1.5 2.1 E92Q1,2 1.6 3.5 19 E92V1,2 1.3 1.4 8.3 G118S1,2 1.1 1.2 4.9 F121Y1,2 0.81 6.1 36 T124A1,2 0.95 0.82 E138K1,2 0.97 0.93 G140S1,2 0.86 2.7 Y143C1,2 3.2 Y143H1,2 0.89 1.8 Mean FC IC50 Viruses DTG RAL EVG Y143R1,2 1.4 16 1.8 P145S1,2 0.49 0.87 >350 Q146R1,2 1.6 1.2 2.8 Q148H1,2 0.97 13 7.3 Q148K1,2 1.1 83 >1700 Q148R1,2 47 240 I151L1,2 3.6 8.4 29 S153F1,2 1.3 S153Y1,2 2.5 2.3 M154I ,2 0.93 0.82 N155H1,2 11 25 N155S1,2 6.2 68 N155T1,2 1.9 5.2 39 G193E2 Key point DTG has a markedly different resistance profile from RAL and EVG. Most single mutations that were identified during passage with RAL or EVG do not confer resistance to DTG. Additional notes DTG has a markedly different resistance profile compared with RAL, as evidenced by limited cross-resistance to RAL-resistant single mutation site-directed molecular clones (SDMs). No mutant altered fold change (FC IC50) activity to DTG >5. 1,2 These data show that DTG has a resistance profile distinct from RAL and EVG, and demonstrates the potential for DTG to have a higher genetic barrier to resistance.1,2 References 1. Kobayashi, M., et al. Antimicrob Agents Chemother 2011;55:813–821 2. Seki T, et al. CROI 2010. Abstract 555 3 ≤ FC IC50 < 5 5 ≤ FC IC50 < 10 10 ≤ FC IC50 RAL and EVG-related single mutation SDMs (site directed mutants) Kobayashi et al, Antimicrob Agents Chemother 2011

Διασταρούμενη αντοχή σε INIs (2) Mean FC IC50 Viruses DTG RAL EVG WT 1 T66I/L74M 0.35 2.0 14 T66I/E92Q 1.2 18 190 T66K/L74M 3.5 40 120 L74M/N155H 0.91 28 42 E92Q/N155H 2.5 >130 320 T97A/N155H 1.1 26 37 L101I/S153F 1.3 2.6 F121Y/T125K 0.98 11 34 E138A/Q148R 110 260 E138K/Q148H 0.89 17 6.7 E138K/Q148K 19 330 371 E138K/Q148R 4.0 460 Mean FC IC50 Viruses DTG RAL EVG G140C/Q148R 4.9 200 485 G140S/Q148H 2.6 >130 >890 G140S/Q148K 1.5 3.7 94 G140S/Q148R 8.4 267 Y143H/N155H 1.7 38 16 Q148R/N155H 10 >140 390 N155H/G163K 1.4 23 35 N155H/G163R 1.1 17 N155H/D232N 20 36 V72I/F121Y/T125K 1.3 13 58 L101I/T124A/S153F 1.9 2.0 E138A/S147G/Q148R 27 130 V72I/F121Y/T125K/I151V 1.2 7.0 37 Key point DTG has a markedly different resistance profile from RAL and EVG. Most double or triple mutations that were generated during passage with RAL or EVG do not confer resistance to DTG. Additional notes DTG has a markedly different resistance profile compared with RAL, as evidenced by limited cross-resistance to RAL-resistant multiple mutation site-directed molecular clones (SDMs). Few double, triple or quadruple mutants altered fold change (FC IC50) activity to DTG >5. These data show that DTG has a resistance profile distinct from RAL and EVG, and demonstrates the potential for DTG to have a higher genetic barrier to resistance. References Kobayashi, M., et al. Antimicrob Agents Chemother 2011;55:813–821 3 ≤ FC IC50 < 5 5 ≤ FC IC50 < 10 10 ≤ FC IC50 RAL and EVG-related single mutation SDMs (site directed mutants) Kobayashi et al, Antimicrob Agents Chemother 2011

Aντοχή σε DTG To DTG παρουσιάζει χαμηλά επίπεδα διασταυρούμενης αντοχής με το RAL και το EVG Για την ανάπτυξη υψηλών επιπέδων αντοχής απαιτείται συνδυασμός > 2 μεταλλαγών (υψηλός γενετικός φραγμός) Tα υψηλότερα επίπεδα αντοχής σε DTG εκτιμήθηκαν παρουσία μεταλλαγών E138K/Q148K, G140S/Q148R και Q148R/N155H Σε προθεραπευμένους INSTI-naïve ασθενείς και σε in-vitro μελέτες έχουν αναπτυχθεί οι μεταλλαγές R263K και N155H Sato A, et al. IAS 2009. Abstract WEPEA097, Seki , et al. CROI 2010. Abstract 555, Kobayashi, et al. Antimicrob Agents Chemother 2011;55:813–21

Απουσία αντοχής σε DTG Αποτελεί ο υψηλός γενετικός φραγμός την εξήγηση για την απουσία αντοχής σε σχήματα με dolutegravir;

Aντοχή σε DTG (in-vitro) Brenner & Wainberg Virus Research 2016

Αντοχή σε DTG H ανάπτυξη αντοχής σε dolutegravir συμβαίνει με πολύ βραδύ ρυθμό (26-30 εβδομάδες) Οι μεταλλαγές που αναπτύχθηκαν (R236K ή S153Y) προσέδιδαν χαμηλά επίπεδα αντοχής (2-6x) χωρίς ανάπτυξη περαιτέρω μεταλλαγών για άλλα φάρμακα (36-105 εβδομάδες) Η πολλαπλασιαστική ικανότητα του ιού παρουσία της R236Κ μειώθηκε σημαντικά Σημαντική μείωση λόγω μειωμένης πολλαπλασιαστικής ικανότητας του ιού και της ενζυματικής δράσης της ιντεγκράσης Αδυναμίας ανάπτυξης περαιτέρω μεταλλαγών αντοχής σε 3TC ή NVP Brenner et al, J Antimicrob Chemother 2016; Meslplede et al, AIDS 2015: Oliveira et al, AIDS 2015; Quashie et al, J Virol 2015

Brenner & Wainberg Virus Research 2016 Αντοχή σε DTG Τα παραπάνω ευρήματα υποδεικνύουν ότι η ανάπτυξη αντοχής μέσω των μονοπατιών R236K και S153Y επιφέρει σημαντική μείωση της πολλαπλασιαστικής ικανότητας του ιού Η αδυναμία εμφάνισης περαιτέρω μεταλλαγών αντοχής σε άλλα φάρμακα εξηγεί πιθανόν την αδυναμία ανάπτυξης αντοχής σε πρωτο-θεραπευμένους ασθενείς με ιολογική αποτυχία Brenner & Wainberg Virus Research 2016

Σχετική μείωση μολυσματικότητας Γονότυπος Σχετική μείωση μολυσματικότητας 95% ΔΕ K65R 1 2.87-3.61 R263K-K65R 1.70 4.680-6.42 H51Y/R263K-K65R 7.88 21.76-29.57   K103N 2.02-2.80 R263K-K103N 1.26 2.74-3.08 H51Y/R263K-K103N 3.36 9.79-11.90 M184V 1.75 R263K-M184V 2.24 4.46 H51Y/R263K-M184V 7.71 14.24 E138K 2.08-2.51 R263K-E138K 3.17 6.01-8.77 H51Y/R263K-E138K 10.40 22.03-25.76 Pham et al, Retrovirology 2016

Διασταρούμενη αντοχή σε INSTIs 47 patient-derived HIV-1 isolates with high-level INSTI resistance Percentages of Isolates Susceptible to INSTI Susceptible: 70% 49% 6% 2% Resistance: 2% 17% 92% 89% Susceptibility (EC50 fold-change vs WT) (Susceptible) (Resistant) In vitro evaluation against resistant clinical isolates Biological or lower cut-offs for reduced susceptibility: 4.0 for DTG, 2.5 for EVG, 1.5 for RAL, ND for BIC Among 47 HIV-1 patient-derived isolates with INSTI RAMs, a higher proportion were susceptible to BIC (bictegravir) Jones et al. ASM 2016; Boston, MA. #413

Ιn-vitro αντοχή σε INSTIs Tsiang, et al. Antimicrob. Agents Chemother 2016

Πρωτογενής αντοχή σε INSTIs

Scherrer et al, JID 2016

Scherrer et al, JID 2016

sum log10 HIV-1 RNA copies/mL Μετά από θεραπεία (≥120 μέρες) Μετά από εμφάνιση κύριων μεταλλαγών αντοχής Μετά από ιολογική αποτυχία sum log10 HIV-1 RNA copies/mL PVL (διάμεση τιμή) Κατηγορίες φαρμάκων Scherrer et al, JID 2016

Scherrer et al, JID 2016

Συμπεράσματα Ο υψηλός γενετικός φραγμός προφυλάσει από ιολογική αποτυχία και ανάπτυξη αντοχής Στις νέες θεραπείες η επίπτωση της αντοχής είναι πολύ χαμηλή Η επίδραση των μεταλλαγών αντοχής στην πολλαπλασιαστική ικανότητα του ιού αποτελεί σημαντική παράμετρο στην ανάπτυξη αντοχής Οι INSTIs νέας γενεάς έχουν σημαντικά πλεονεκτήματα Τα ελπιδοφόρα ευρήματα των κλινικών δοκιμών αναφορικά με το DTG μένει να επιβεβαιωθούν και στην κλινική πράξη Η πιθανότητα μετάδοσης αντοχής σε INSTIs είναι χαμηλή

Eυχαριστίες Ιατρική Σχολή ΕΚΠΑ: Α. Χατζάκης Β. Σύψα, Π. Ηλιόπουλος, Μ. Κατσιμίχα, Γ. Κοκολέση, Γ. Μαγιορκίνης, Γ. Μοσχίδης, Β. Μυλωνά, Ν. Σουβατζής, Σ. Τρίππου, E. Χατζηθεοδώρου Mονάδες Λοιμώξεων: Μ. Λαζανάς, Μ. Χίνη Π. Γαργαλιάνος, Γ. Ξυλωμένος,, Α. Σκουτέλης, Β. Παπασταμόπουλος, Ο. Γεωργίου, Α. Παπαδόπουλος, Α. Αντωνιάδου, Γ. Πουλάκου, Κ. Πρωτοπαππάς, Μ. Ψυχογιού, Γ. Δαΐκος, Γ. Χρύσος, Β. Παπαρίζος, Σ. Κουρκουντή, Ε. Σαμπατάκου, Ν. Σύψας, Γ. Κορατζάνης, Π. Παναγόπουλος, Ε. Μαλτέζος, Σ. Δριμής ΚΕΕΛΠΝΟ: Γ. Νικολόπουλος, Χ. Τσιάρα, Δ. Παρασκευά, Μ. Πύλη

Ιικός πολλαπλασιασμός Καταστολή ιικού πολ/σμού και αντοχή (1) Έναρξη θεραπείας Κυρίαρχο στέλεχος Στελέχη με φυσικούς πολυμορφισμούς Ιικός πολλαπλασιασμός Μέγιστη καταστολή = Πολύ μικρή πιθανότητα αντοχής Όριο ανίχνευσης Χρόνος

ΙΙκός πολλαπλασιασμός Καταστολή ιικού πολ/σμού και αντοχή (2) Κυρίαρχο στέλεχος Έναρξη θεραπείας Στελέχη με φυσικούς πολυμορφισμούς Ανθεκτικά στελέχη Μερική καταστολή - Μικρή δραστικότητα/Επίπεδα φαρμάκου - Μη ικανοποιητική συμμόρφωση ΙΙκός πολλαπλασιασμός Όριο ανίχνευσης Χρόνος