INSTI: fAllImeNTO VIrOlOgIcO e reSISTeNzA AI - Cure

Articolo Originale/Original Article
INSTI: fallimento
virologico e
resistenza ai farmaci†
INSTI: virological
failure and drug
resistance†
Stefano Rusconi, Pamela Tau
Divisione Clinicizzata di Malattie Infettive, Dipartimento di Scienze Biomediche e Cliniche "Luigi Sacco"
Universita' degli Studi di Milano
[email protected]
† Questo articolo è dedicato a due medici straordinari deceduti nel 2015: Mauro Moroni e Donald H. Kaplan. Per noi hanno rappresentato un dono
inestimabile e hanno lasciato un segno indelebile nelle nostre vite.
† This paper is dedicated to two extraordinary physicians who died during 2015: Mauro Moroni e Donald H. Kaplan.
They were a great gift to us and left a perennial mark in our lives.
Riassunto
Abstract
La classe farmacologica degli inibitori dell’integrasi è costituita
da tre elementi dell’area clinica che rappresentano una ampia risorsa, sia per i pazienti naïve che per quelli già precedentemente
trattati e interessati da fallimento virologico e da mutazioni di
resistenza ai farmaci.
Questi composti hanno minori effetti collaterali rispetto agli altri
antiretrovirali in uso e possono garantire una efficacia terapeutica
ottimale, unita a una bassa frequenza di interruzione del trattamento. In tutte le linee guida terapeutiche dell’HIV, gli inibitori
delle integrasi rappresentano la base dei regimi principalmente
raccomandati sia per i pazienti HIV-1 positivi naïve che per quelli già precedentemente trattati. La barriera di resistenza ai farmaci
per questa classe non è debole, ma non forte quanto quella per gli
inibitori delle proteasi, come dimostrato dalle analisi condotte su
sottotipi non-B, nelle quali una ridotta occorrenza di Q148H/R/K
+ G140S/A è stata osservata rispetto ai sottotipi B. Gli inibitori
delle integrasi si inseriscono all’interno delle nuove strategie di
trattamento per i nostri pazienti e possono essere annoverati tra
i composti a miglior efficacia e tollerabilità con uno sguardo più
attento alle resistenze.
The pharmacological class of integrase inhibitors is composed
by three compounds in the clinical arena, which are a wide resource for both drug-naïve and –experienced patients with virological failure and drug resistance mutations. These compounds
have fewer side effects compared to the other antiretroviral in
use and may guarantee an optimal therapeutic efficacy, together
with a low frequency of treatment discontinuation. In all HIV
therapeutic guidelines, integrase inhibitors represent a cornerstone of most recommended regimens for both drug-naïve and
-experienced HIV-1-positive subjects. The drug resistance barrier of this class is not weak, as not as strong for protease inhibitors, as demonstrated by analysis in non-B subtypes in which a
reduced occurrence of Q148H/R/K + G140S/A was seen versus
subtype B. Novel drug strategies with the use of integrase inhibitors will be available for our patients in the continuous journey
among compounds with a better efficacy and tolerability with a
sharper look at drug resistance.
Parole chiave: HIV-1, inibitori delle integrasi, resistenza ai farmaci
Among the various stages of the life cycle of the virus, those
that are currently being targeted by drugs are: the attack/
HIV fusion to the membrane of the host cell, transcription
(for selective inhibition of “reverse transcriptase”) and synthesis of the newly formed viral components (for inhibition
of proteases).
There is a clear medical need of antiretroviral agents with
novel mechanisms of action to treat patients infected with
HIV who have few or no remaining treatment options since
they are infected with a virus which is resistant to all existing classes of antiretroviral drugs.
Inhibitors of the integrase enzyme constitute a significant
progress in AIDS research, showing potent antiretroviral ef-
Tra le varie fasi del ciclo vitale del virus, quelle che attualmente rappresentano il bersaglio di farmaci sono: l’aggancio/la fusione dell’HIV
alla membrana della cellula ospite, la trascrizione (per l’inibizione selettiva della “trascrittasi inversa”) e la sintesi di componenti virali di
nuova formazione (per l’inibizione delle proteasi).
Esiste un’evidente esigenza medica di agenti antiretrovirali con nuovi
meccanismi d’azione, destinati al trattamento di pazienti con infezione da HIV per i quali le opzioni terapeutiche disponibili sono poche o
nulle, in quanto il virus responsabile dell’infezione risulta resistente a
tutte le classi esistenti di farmaci antiretrovirali.
Gli inibitori dell’enzima integrasi rappresentano un progresso signi-
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Key words: HIV-1, integrase inhibitors, drug resistance
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ficativo nella ricerca sull’AIDS, avendo dimostrato potenti effetti antiretrovirali negli studi clinici. Tuttavia, nonostante decenni di studi
in questo campo, non hanno ancora trovato risposta varie domande
riguardanti le interazioni tra enzima e inibitori, quali ad esempio: l’attacco al sito, le possibili interazioni con ioni metallici e con il DNA virale, gli amminoacidi coinvolti nel legame, la resistenza ai farmaci, le
conformazioni assunte dall’inibitore nel complesso formato con l’enzima. La risoluzione di questi problemi è essenziale data l’importanza
dell’enzima nell’inserimento del DNA provirale nel genoma della
cellula ospite, che costituisce il meccanismo alla base della latenza
retrovirale e della persistenza dell’infezione durante la terapia (1).
L’integrasi dell’HIV è una proteina di 32 kDa appartenente a una
famiglia di polinucleotidil DNA esterasi-transferasi, che comprende
trasposasi e RNasi, coinvolte nella scissione o nel trasferimento di
materiale genetico. L’integrasi è costituita da tre domini strutturali:
il dominio amino-terminale (NTD), stabilizzato dallo ione Zn2+, il
nucleo catalitico (CCD), caratterizzato dai residui Asp64, Asp116 e
Glu152, e il dominio carbossi-terminale (CTD).
Gli enzimi di questa famiglia, coinvolti nell’elaborazione del DNA,
contengono una tripletta di aminoacidi caratteristici (motivo DDE)
che, nell’integrasi dell’HIV, è formata dalla triade catalitica D64
(aspartato 64), D116 (aspartato 116) e E152 (glutammato 152). Questi
residui sono altamente conservati in tutti gli enzimi appartenenti alla
famiglia delle integrasi. La mutazione a carico di uno solo di questi tre
amminoacidi abolisce l’attività enzimatica e la replicazione virale (2).
La struttura di ogni dominio è stata ben definita e la conformazione
tridimensionale dell’integrasi è stata osservata studiando la struttura
dell’integrasi dello spumavirus prototipo (PFV). L’integrasi del PFV
costituisce un modello per l’analisi del meccanismo di azione dell’integrasi e delle viste tridimensionali delle interazioni tra gli inibitori e
l’integrasi dell’HIV-1. Il laboratorio Cherepanov ha dimostrato che
questo enzima è estremamente efficace nel catalizzare in vitro la reazione di integrazione in assenza di proteine ​​o cofattori. L’integrasi del
PFV è risultata sensibile agli inibitori dell’integrasi dell’HIV-1, anche
se possiede un’identità di sequenza molto limitata rispetto a quanto
osservato per la sequenza dell’integrasi dell’HIV-1. In vitro, l’integrasi del PFV mostra un’attività concertata di strand transfer quasi esclusiva quando si utilizzano substrati di DNA donatori di oligonucleotidi
di 16 bp in condizioni fisiologiche (3).
L’inibizione dell’integrasi previene l’inserimento covalente, o integrazione, del genoma dell’HIV nel genoma della cellula ospite. I
genomi dell’HIV che non riescono ad integrarsi non sono in grado
di indurre la produzione di nuove particelle virali infettive; pertanto,
l’inibizione dell’integrazione previene la propagazione dell’infezione
virale (4).
Come è stato indicato in precedenza, l’inibizione dell’integrasi
dell’HIV-1 rimane uno dei meccanismi più interessanti nell’ambito
della terapia antiretrovirale (5 - 9).
fects in clinical trials. However, despite decades of studies
in this field several questions about the interactions between
Enzyme-and the Inhibitors have remained unanswered, such
as: the attack on the site, possible interactions with metal
ions and viral DNA, amino acids involved in the binding,
drug resistance, conformations assumed by the inhibitor in
the complex with the enzyme. The resolution of these problems is critical given the importance of the enzyme for the
insertion of proviral DNA into the host cell genome, which
results in retroviral latency and persistence during therapy
(1).
HIV integrase is a protein of 32 kDa belonging to a family
of DNA polinucleotidil esterase-transferase, which includes
transposase and RNAase, involved in the cutting or transfer
of genetic material. The integrase is made of three structural
domains: the amino-terminal domain (NTD) stabilized by
Zn2 +, the catalytic core (CCD) characterized by residues
Asp64, Asp116 and Glu152, and the carboxy-terminal domain (CTD).
This family of enzymes that process DNA contains a triplet
of characteristic amino acids (DDE motif) formed in the HIV
integrase, of the catalytic triad D64 (aspartate 64), D116 (aspartate 116) and E152 (glutamate 152). These residues are
highly conserved in all integrase enzymes. The mutation of
even one of these three amino acids turns off the enzymatic
activity and viral replication (2).
The structure of each domain has been well defined and the
three dimensional structure of integrase was observed by
studying the structure of integrase of prototype foamy virus
(PFV). PFV IN is a model for analyzing the mechanism of
integrase action and the three-dimensional views of inhibitors and HIV-1 IN interactions. The Cherepanov laboratory
has demonstrated that this enzyme is very capable of performing in vitro integration in the absence of proteins or
co-factors. PFV IN was sensitive to HIV-1 integrase inhibitors, although it owns a very limited sequence identity when
compared to a HIV-1 IN sequence. PFV IN shows almost
exclusive concerted in vitro strand transfer activity when
utilizing oligonucleotide donor DNA substrates of 16 bp under physiological conditions (3).
Inhibition of integrase prevents the covalent insertion, or
integration, of the HIV genome into the host cell genome.
HIV genomes that fail to integrate cannot direct the production of new infectious viral particles, so inhibiting integration prevents propagation of the viral infection (4).
As it has been previously indicated the inhibition of HIV-1
integrase remains one of the most attractive procedures
within antiretroviral therapy (5 - 9).
RESISTENZA
Le informazioni sulla resistenza agli inibitori dell’attività di strand
RESISTANCE
Information on resistance to strand-transfer inhibitors began
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transfer iniziarono ad accumularsi quando si cominciò ad utilizzare gli
inibitori dell’integrasi dell’HIV-1 nella pratica clinica. La resistenza ai
farmaci insorge in modo relativamente frequente nei pazienti in cui la
terapia si dimostra inefficace ed è associata allo sviluppo di mutazioni
nel gene codificante per l’enzima integrasi. Anche se spesso queste
mutazioni conferiscono resistenza crociata nei confronti di altri inibitori dell’integrasi, i nuovi agenti anti-integrasi in via di sviluppo, ossia
gli inibitori dell’integrasi di seconda generazione, sembrano promettenti per superare questo problema (10).
Nello sviluppo della resistenza agli inibitori dell’integrasi, sono state
descritte tre vie principali: N155H (+/- L74M, E92Q, T97A, V151I,
G163R), Q148H/K/R (+/- L74M, G140A/S, E138K) o Y143R/H/C
(+/- E92Q, T97A) (4, 11). La resistenza agli inibitori dell’integrasi
non è monolitica ma alquanto dinamica, come dimostra l’evoluzione
della resistenza al Raltegravir: all’esordio predominano cambiamenti
nei codoni Q148 e N155 e, in seguito, Y143, mentre il meccanismo
tardivo responsabile della resistenza coinvolge più frequentemente
cambiamenti nel codone Q148 e meno spesso nei codoni N155 e
Y143 (12). L’evoluzione della resistenza dell’integrasi durante il fallimento INSTI è stata anche descritta nello studio SCOPE, con un
aumento del numero di mutazioni nel corso di visite successive (13).
La resistenza crociata tra Raltegravir ed Elvitegravir è particolarmente marcata a livello del codone 148 (H/K/R) e meno a livello
dei codoni 155 e 143 (14). In un report recente è stata evidenziata la
frequenza di resistenza agli inibitori dell’integrasi in pazienti HIV-1
positivi nei quali la prova di resistenza è stata eseguita nel corso del
trattamento (15). Lo studio ha dimostrato che 1 su 6 pazienti statunitensi sottoposti al test di resistenza genotipica dell’integrasi mostra evidenza di resistenza ai farmaci, con una distribuzione simile
tra le vie Q148 e N155. La resistenza al Dolutegravir non mostra lo
stesso grado di resistenza crociata dal momento che, come emerso
nello studio VIKING-3, sono necessarie una modifica nella posizione Q148 e concomitantemente 1 o ≥2 mutazioni secondarie al
fine di aumentare la resistenza fenotipica al Dolutegravir e ottenere
una netta riduzione del successo virologico (16, 17).
RALTEGRAVIR
Il Raltegravir (RAL) è il capostipite degli inibitori dell’integrasi
dell’HIV. Si tratta di un inibitore dell’attività di strand transfer dell’integrasi diretto contro il virus dell’immunodeficienza umana (HIV-1).
Il Raltegravir inibisce l’attività catalitica dell’integrasi, un enzima codificato dall’HIV necessario per la replicazione virale.
A concentrazioni di 31 ± 20 nM, il Raltegravir ha determinato un’inibizione del 95% (IC95) della replicazione dell’HIV-1 in colture cellulari infettate con una variante virale di HIV-1, adattata alla linea linfocitaria T umana H9 (H9IIIB). Inoltre, il Raltegravir si è dimostrato in
grado di inibire la replicazione virale in colture di cellule mononucleate del sangue periferico umano attivate mitogeneticamente ed infettate
con diversi isolati clinici primari di HIV-1, tra cui isolati ottenuti da
5 sottotipi non-B, e con isolati resistenti agli inibitori della trascrittasi
inversa e agli inibitori della proteasi. Utilizzando un unico ciclo di
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accumulating when the inhibitors of HIV-1 integrase started
being used in clinical practice. Drug resistance emerges relatively frequent in patients whose therapy has failed and is
associated with mutations in the gene encoding the integrase
enzyme. Although often these mutations confer cross-resistance to other integrase inhibitors, the new anti-integrase
agents in developing appear promising in overcoming this
problem as second-generation integrase inhibitors (10).
Three main pathways have been described in the development of resistance to integrase inhibitors: N155H (+/L74M, E92Q, T97A, V151I, G163R), Q148H/K/R (+/L74M, G140A/S, E138K) or Y143R/H/C (+/- E92Q, T97A)
(4, 11). Resistance to integrase inhibitors is not monolithic
but quite dynamic, as demonstrated by the evolution of resistance to Raltegravir: the early onset is constituted by
the predominance of changes at codons Q148 and N155
followed by Y143, whereas the delayed resistance pathway
includes more frequently changes at codon Q148 and less
so at N155 and Y143 (12). The evolution of integrase resistance during INSTI failure has been also described within
the SCOPE study, with an increase in the number of mutations during subsequent visits (13). The cross-resistance
between Raltegravir and Elvitegravir is very profound at
codon 148 (H/K/R) and less so at codons 155 and 143 (14).
A recent report underlined the frequency of resistance to
integrase inhibitors in HIV-1-positive patients in whom resistance test was performed while they were on treatment
(15). The study showed that 1 in 6 US patients undergoing integrase genotypic resistance test harbors evidence of
drug resistance, with a similar distribution of Q148 and
N155 pathways. Resistance to Dolutegravir does not share
the same degree of cross-resistance, since a modification at
position Q148 plus 1 or ≥2 secondary mutations are necessary to increase in Dolutegravir phenotypic resistance and
a sharp decrease in virologic success as emerged in the
VIKING-3 trial (16, 17).
RALTEGRAVIR
Raltegravir (RAL) is the progenitor of HIV integrase inhibitors. It is an inhibitor of integrase strand transfer activity
against the human immunodeficiency virus (HIV-1). Raltegravir inhibits the catalytic activity of integrase, an HIVencoded enzyme necessary for viral replication
Raltegravir at concentrations of 31 ± 20 nM resulted in 95%
inhibition (IC95) of HIV-1 replication in cell cultures infected with a viral variant of HIV-1, which was adapted to the
human T-lymphoid cell line H9 (H9IIIB). In addition, Raltegravir inhibited viral replication in cultures of mitogen-activated human peripheral blood mononuclear cells infected
with diverse, primary clinical isolates of HIV-1, including
isolates from 5 non-B subtypes, or with isolates resistant to
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infezione, il Raltegravir ha inibito l’infezione da parte di 23 isolati di
HIV, tra cui gli isolati ottenuti dai 5 sottotipi non-B e da 5 forme circolanti ricombinanti, con valori di IC50 compresi tra 5 e 12 nM (18).
La maggior parte dei virus isolati da pazienti che non rispondevano
al Raltegravir presentava un certo grado di resistenza al Raltegravir,
riferibile alla comparsa di due o più mutazioni. I meccanismi di resistenza più comuni erano caratterizzati da una mutazione chiave a
livello dei codoni 155 (N155 modificato in H), 148 (Q148 modificato
in H, K o R) o 143 (Y143 modificato in H, C o R), associata a una o
più mutazioni aggiuntive a carico dell’integrasi (ad es., L74M, E92Q,
T97A, E138A/K, G140A/S, V151I, G163R, S230R) (19). Tali mutazioni riducono la sensibilità virale al Raltegravir e l’aggiunta di altre
mutazioni determina un’ulteriore riduzione nella sensibilità al Raltegravir. I fattori in grado di ridurre la probabilità di sviluppare resistenza comprendevano una più bassa carica virale al basale e l’uso di altri
agenti antiretrovirali attivi. Le mutazioni che conferiscono resistenza
al Raltegravir determinano una resistenza crociata generale nei confronti dell’Elvitegravir, un altro inibitore dell’attività di strand transfer.
Mutazioni a carico dell’aminoacido 143 conferiscono una maggiore
resistenza al Raltegravir rispetto all’Elvitegravir, mentre la mutazione
E92Q conferisce una maggiore resistenza all’Elvitegravir rispetto al
Raltegravir (20, 21). I virus che presentano una mutazione a livello
dell’aminoacido 148, insieme a una o più mutazioni che determinano
resistenza al Raltegravir, possono mostrare una resistenza clinicamente significativa anche al Dolutegravir.
ELVITEGRAVIR
L’inibitore dell’integrasi Elvitegravir (EVG) è simile al Raltegravir, rispetto al quale, tuttavia, richiede l’aggiunta di una dose
di richiamo con Cobicistat che ne aumenta la biodisponibilità.
L’Elvitegravir inibisce l’attività di strand transfer dell’integrasi
dell’HIV-1 (INSTI, Integrase Strand Transfer Inhibitor). L’inibizione dell’integrasi previene l’integrazione del DNA dell’HIV-1
nel DNA genomico dell’ospite, bloccando la formazione del provirus HIV-1 e la propagazione dell’infezione virale. Il Cobicistat
è un inibitore selettivo non reattivo del CYP3A. L’inibizione di
questo enzima da parte del Cobicistat aumenta l’esposizione sistemica dei substrati del CYP3A, come l’Elvitegravir, aumentandone la biodisponibilità e prolungandone l’emivita (22).
Sono stati condotti due studi clinici randomizzati (RCT) di non
inferiorità, multicentrici, in doppio cieco (GS-US-236-0102 e
GS-US-236-0103), in pazienti adulti naïve alla terapia antiretrovirale con carica virale ≥ 5.000 copie/ml e sensibilità agli antivirali. Nello studio 102 il comparatore era rappresentato dall’associazione di Efavirenz (EFV) con Tenofovir/Emtricitabina (TDF/
FTC), mentre nello studio 103 il comparatore era costituito da un
inibitore della proteasi potenziato (Atazanavir potenziato con Ritonavir, ATV/r), associato a TDF/FTC. Questi due studi, entrambi
ancora in corso, ma con dati disponibili fino alla settimana 144,
hanno consentito la registrazione del nuovo farmaco (23).
In entrambi gli studi 102 e 103, il tasso di fallimento virologico è
50
reverse transcriptase inhibitors and to protease inhibitors.
Using a single cycle of infection, Raltegravir inhibited the
infection of 23 HIV isolates representing 5 non-B subtypes
and 5 circulating recombinant forms with IC50 values ranging from 5 to 12 nM (18).
Most viruses isolated from patients who did not respond to
Raltegravir had some level of resistance to Raltegravir, with
the appearance of two or more mutations. The most typical pathways had a signature mutation at codons 155 (N155
changed to H), 148 (Q148 changed to H, K, or R) or 143
(Y143 changed to H, C, or R), together with one or more
additional integrase mutations (e.g. L74M, E92Q, T97A,
E138A / K, G140A / S, V151I, G163R, S230R) (19). The
mutations decrease viral susceptibility to Raltegravir and
the addition of other mutations results in a further reduction
in sensitivity to Raltegravir. Factors that reduced the likelihood of developing resistance included lower viral load at
baseline and the use of other active antiretroviral agents.
The mutations which confer resistance to Raltegravir determine a general cross-resistance to the other strand transfer
inhibitor Elvitegravir. Mutations in amino acid 143 confer
greater resistance to Raltegravir than Elvitegravir, while
E92Q mutation confers increased resistance to Elvitegravir
than Raltegravir (20, 21). The viruses that have a mutation
at the level amino acid 148, together with one or more mutations that determine resistance to Raltegravir, may also have
a clinically significant resistance to Dolutegravir.
ELVITEGRAVIR
The integrase inhibitor Elvitegravir (EVG) is similar to
Raltegravir, with respect to which, however, it requires the
addition of booster dose with Cobicistat that increases its
bioavailability. Elvitegravir inhibits the activity of HIV integrase strand transfer-1 (integrase strand transfer inhibitor,
INSTI). Inhibition of integrase prevents the integration of
HIV-1 DNA in the genomic DNA of the host, by blocking
the formation of the HIV-1 provirus and propagation of the
viral infection. Cobicistat is a nonreactive selective inhibitor of CYP3A. The inhibition of the enzyme by Cobicistat
increases systemic exposure of CYP3A substrates, as Elvitegravir, increasing their bioavailability and prolonging the
half-life (22).
Two multicenter RCT, double-blind, non-inferiority studies (GS-US-236-0102 and GS-US-236-0103) conducted in
adult patients naïve to antiretroviral therapy with viral load
≥ 5,000 copies / ml and sensitivie to antivirals. In study 102
the comparator was represented by the association of Efavirenz (EFV) with Tenofovir / Emtricitabine (TDF / FTC)
in study 103 the comparator was a boosted protease inhibitor (Ritonavir-boosted Atazanavir, ATV / r) associated with
TDF / FTC. These two studies, both still in progress but
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Articolo Originale/Original Article
risultato simile tra Elvitegravir/Cobicistat associato con TDF/FTC e
il comparatore. Dei 31 pazienti (4%) che rispondevano ai criteri per
l’analisi del modello di resistenza nello studio 102, 14 sono stati trattati con Elvitegravir/Cobicistat associato con TDF/FTC. Di questi,
8 presentavano mutazioni che conferiscono resistenza agli inibitori
nucleosidici della trascrittasi inversa (NRTI) nonché 7/8 mutazioni
che conferiscono resistenza agli inibitori dell’integrasi (principalmente E92Q). Dei 17 pazienti trattati con Efavirenz associato con FTC/
TDF e in seguito valutati, 8 presentavano mutazioni che conferiscono
resistenza agli inibitori non nucleosidici della trascrittasi inversa (NNRTI) (in particolare la mutazione K103N, da sola o in combinazione
con altre). Di questi, 2 pazienti hanno sviluppato le mutazioni K65R
e M184V e resistenza fenotipica alla FTC. Negli altri 9/17 pazienti
non sono state riportate mutazioni che conferiscono resistenza agli
antivirali.
Dei 20 pazienti che rispondevano ai criteri per l’analisi della resistenza nello studio 103, 12 sono stati trattati con Elvitegravir/Cobicistat
associato con TDF/FTC. Di questi, 5 pazienti presentavano mutazioni
che conferiscono resistenza ai farmaci antivirali, tra cui 4 mutazioni
singole o associate che conferiscono resistenza agli inibitori dell’integrasi e resistenza fenotipica all’Elvitegravir. Quattro pazienti hanno
sviluppato la mutazione M184V/I e resistenza fenotipica alla FTC e
1 paziente ha sviluppato la mutazione K65R. Altri 6 dei 12 pazienti
non presentavano mutazioni che conferiscono resistenza agli antivirali. Nessuno dei pazienti valutati trattati con l’associazione contenente
Atazanavir ha sviluppato mutazioni di resistenza. Alle settimane 96 e
144, i risultati erano coerenti con quelli ottenuti alla settimana 48; la
differenza nella percentuale di pazienti con soppressione virologica
alle settimane 96 e 144 non era significativamente diversa tra Elvitegravir/Cobicistat, Efavirenz o Atazanavir potenziato, in tutti i casi associati a TDF/FTC. Alla settimana 144, il trattamento risultava interrotto nel 18,4% dei pazienti trattati con il compattato Elvitegravir/Cobicistat e nel 23% dei pazienti trattati con Efavirenz nello studio 102;
nello studio 103, l’interruzione del trattamento riguardava il 5,9% dei
pazienti trattati con il compattato Elvitegravir/Cobicistat e l’8,5% dei
pazienti trattati con Atazanavir potenziato, associati con TDF/FTC.
DOLUTEGRAVIR
Il Dolutegravir (DTG) inibisce la fase di strand transfer dell’integrasi dell’HIV bloccando l’integrazione dell’acido desossiribonucleico
(DNA) retrovirale, essenziale per il ciclo di replicazione dell’HIV. La
somministrazione concomitante di farmaci che riducono la biodisponibilità del farmaco (ad es., Efavirenz, Nevirapina, tipranavir/Ritonavir o rifampicina) prevede la somministrazione di due dosi giornaliere
di 50 mg. Se i pazienti mostrano resistenza agli INSTI, il dosaggio del
Dolutegravir è di 2 dosi/die(100 mg al giorno) (24).
Le principali mutazioni coinvolte nella resistenza al Raltegravir/Elvitegravir (Q148H/R/K, N155H, Y143R/H/C, E92Q e T66I) non hanno
alcun effetto sulla sensibilità in vitro del Dolutegravir come mutazioni
singole. Quando a queste mutazioni primarie si aggiungono le mutazioni riportate come secondarie associate agli inibitori dell’integrasi
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with the availability of data through week 144, allowed the
registration of the new drug (23).
In both 102 and 103 studies, the rate of virological failure
was similar between Elvitegravir / Cobicistat associated
with TDF / FTC and the comparator. Of the 31 patients (4%)
who met criteria for analysis of the pattern of resistance in
study 102, 14 were treated with Elvitegravir / Cobicistat associated with TDF / FTC. Of these, 8 had mutations conferring resistance to NRTIs and also 7/8 mutations conferring
resistance to integrase inhibitors (mainly E92Q). Of the 17
patients treated with EFV associated with FTC / TDF evaluated, 8 had mutations conferring resistance to NNRTIs (particularly the K103N, alone or in combination with others).
Of these, 2 patients developed the K65R and M184V mutations and phenotypic resistance to FTC. In the other 9/17
patients mutations conferring resistance to antivirals were
not reported.
Of the 20 patients who met criteria for resistance analysis
in study 103, 12 were treated with Elvitegravir / Cobicistat
associated with TDF / FTC. Of these, 5 patients had mutations that confer resistance to antiviral drugs, including 4
individual or associated mutations which confer resistance
to integrase inhibitors and phenotypic resistance to Elvitegravir. Four patients developed the M184V / I and phenotypic resistance to FTC and 1 patient developed the K65R
mutation. Other 6 of the 12 patients had no mutations conferring resistance to antivirals. None of the evaluated patients treated with the combination containing Atazanavir
developed resistance mutations. At 96 and 144 weeks, the
results were consistent with those at week 48, the difference
in the percentage of patients in virologic suppression at 96
and 144 weeks was not significantly different between Elvitegravir / Cobicistat, Efavirenz or Atazanavir boosted, in
all cases associated with TDF / FTC. At week 144, 18.4% of
patients treated with the compacted Elvitegravir / Cobicistat
and 23% with Efavirenz had stopped treatment in study 102;
in study 103, 5.9% with compacted Elvitegravir / Cobicistat
and 8.5% with Atazanavir boosted associated with TDF /
FTC had treatment interruption.
DOLUTEGRAVIR
Dolutegravir (DTG) inhibits strand transfer step within HIV
integrase by blocking the integration of retroviral deoxyribonucleic acid (DNA), which is essential for the replication
cycle of HIV. Coadministration with drugs that reduce the
bioavailability (eg. Efavirenz, nevirapine, tipranavir / Ritonavir or rifampicin) involves the administration of two daily
doses of 50 mg. If patients exhibit INSTI resistance, DTG
dosage is 2 doses / day (100 mg daily) (24).
The primary mutations to Raltegravir/Elvitegravir (Q148H/
51
Articolo Originale/Original Article
(per Raltegravir/Elvitegravir), la sensibilità del Dolutegravir rimane
inalterata, con l’eccezione della mutazione Q148 in esperimenti con
mutanti sito-specifici. In pazienti con precedenti fallimenti terapeutici, ma naïve al trattamento con la classe degli inibitori dell’integrasi
(ad es., lo studio SAILING), sono state osservate sostituzioni a carico
dell’integrasi in 4/354 soggetti (follow-up di 48 settimane) trattati con
Dolutegravir somministrato concomitantemente a una terapia di base
scelta dallo sperimentatore. Di questi quattro, due soggetti presentavano una sostituzione singola nell’integrasi: R263K. In presenza di
resistenza dell’enzima integrasi (ad es., lo studio VIKING-3), sono
state selezionate le seguenti mutazioni in 32 pazienti con fallimento
virologico come definito dal protocollo (PDVF, Protocol Defined Virological Failure), fino alla settimana 24: L74L/M (n=1), E92Q (n=2),
T97A (n=9), E138K/A/T (n=8), G140S (n=2), Y143H (n=1), S147G
(n=1), Q148H/K/R (n=4), N155H (n=1) e E157E/Q (n=1). Lo sviluppo di resistenza dell’integrasi nel corso del trattamento è stato evidenziato tipicamente in pazienti con un’anamnesi di mutazione Q148 (al
basale o pregressa). Altri cinque soggetti hanno mostrato fallimento
virologico come definito dal protocollo (PDVF) tra la 24a e la 48a
settimana e 2 di tali pazienti hanno sviluppato mutazioni nel corso del
trattamento. Le mutazioni emergenti con il trattamento erano rappresentate da L74I (n = 1) e N155H (n = 2) (25).
In uno studio recente è stata analizzata la resistenza del Dolutegravir
in 440 soggetti naïve al trattamento con inibitori dell’integrasi (INI) e
in 120 pazienti non rispondenti a un regime contenente Raltegravir.
Varianti con mutazioni doppie e triple selezionate dal trattamento con
Raltegravir, soprattutto la variante G140S/Q148H, sono state individuate solo in 32 (26,7%) pazienti trattati con tale farmaco. Le mutazioni L101I e T124A non sembrano esercitare alcun effetto significativo in vivo e le varianti con mutazioni doppie e triple resistenti al
Dolutegravir vengono di rado selezionate dal Raltegravir. Pertanto, gli
autori hanno concluso che il Dolutegravir potrebbe essere utilizzato
efficacemente in pazienti naïve agli inibitori dell’integrasi e potrebbe
mantenere la propria attività in molti pazienti in cui il trattamento con
Raltegravir risulta inefficace (26).
CONCLUSIONE
In tutte le linee guida terapeutiche relative all’HIV, nazionali o internazionali, gli inibitori dell’integrasi rappresentano uno dei capisaldi
della maggior parte dei regimi raccomandati per gli individui HIV-1
positivi, sia naïve al trattamento sia con una storia di trattamento
farmacologico. Ciò è giustificato dalle molteplici evidenze osservate in un’ampia serie di circostanze cliniche. La barriera di resistenza
per questa classe di farmaci non è debole, ma neanche tanto elevata
come quella degli inibitori delle proteasi, come dimostrato da analisi
in sottotipi non-B in cui è stata osservata una minore occorrenza di
mutazioni Q148H/R/K + G140S/A rispetto al sottotipo B, che è stata
spiegata dalla più elevata barriera genetica alla mutazione G140S osservata in tutti i clade non-B analizzati (27).
Dal momento che il successo virologico non è oggetto di esame, i
ricercatori possono ora utilizzare regimi farmacologici meno tossici
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R/K, N155H, Y143R/H/C, E92Q and T66I) have no effect
on the in vitro susceptibility of Dolutegravir as single mutations. When the mutations reported as secondary mutations
associated to the integrase inhibitor (for Raltegravir/Elvitegravir) are added to these primary mutations the sensitivity
of Dolutegravir still remains unchanged with the exception
of the mutations Q148 in experiments with site-specific mutants. In patients with previous treatment failures, but naïve
for the integrase class (e.g. the SAILING study), integrase
inhibitor substitutions were observed in 4/354 patients (follow-up 48 weeks) treated with Dolutegravir, which was coadministered with a backbone therapy chosen by the investigator. Of these four, two subjects had experienced a single
replacement integrase: R263K. In the presence of resistance
in the integrase enzyme (e.g. the VIKING - 3 study), the following mutations have been selected in 32 patients with virologic failure, as defined by the protocol (protocol defined
virological failure: PDVF), up to week 24: L74L/M (n=1),
E92Q (n=2), T97A (n=9), E138K/A/T (n=8), G140S (n=2),
Y143H (n=1), S147G (n=1), Q148H/K/R (n=4), N155H
(n=1) e E157E/Q (n=1). Integrase resistance emerging with
the treatment was highlighted typically in patients with a
history of Q148 mutation (at baseline or historical). Five
other people have gone through to PDVF between the 24th
and 48th week and 2 of these 5 had mutations emerging with
treatment. Mutations emerging with treatment were L74I (n
= 1), N155H (n = 2) (25).
A recent study analyzed DTG resistance in 440 INI-naïve
subjects and in 120 patients failing a RAL-containing regimen. RAL-selected double and triple mutants, mostly the
G140S/Q148H variant, were detected in only 32 (26.7%)
RAL-treated patients. L101I and T124A do not appear to
exert any major effect in vivo and double and triple mutants resistant to DTG are infrequently selected by RAL, so
the authors concluded that DTG could be effectively used in
INI-naïve patients and may retain activity in many patients
failing RAL (26).
CONCLUSION
In all HIV therapeutic guidelines, either national or international, integrase inhibitors represent a cornerstone of most
recommended regimens for both drug- naïve and -experienced HIV-1-positive individuals. This is due by the multiple
evidences in a large series of clinical circumstances. The drug
resistance barrier of this class is not weak, as not as strong for
protease inhibitors, as demonstrated by analysis in non-B subtypes in which a reduced occurrence of Q148H/R/K + G140S/A
was seen versus subtype B, and was explained by the higher
genetic barrier to the G140S mutation observed in all non-B
clades analyzed (27).
Since virological success is not under scrutiny, researchers
CURE ~ 2015
Articolo Originale/Original Article
e più tollerabili. Un esempio è rappresentato dalla recente dimostrazione della non inferiorità tra Elvitegravir/Cobicistat/Tenofovir/Emtricitabina e E/C/F/TAF in cui il 90% dei soggetti HIV-1 positivi in
entrambi i bracci di trattamento ha mostrato successo virologico con
uno sviluppo equivalente di resistenza ai farmaci (<1%) (28).
Ulteriori evidenze derivano da coorti osservazionali. Dopo una precedente esposizione a Raltegravir o Elvitegravir, il trattamento con Dolutegravir ha dimostrato una durata adeguata e non ha causato rebound
virologico dopo il conseguimento della soppressione virale, anche se
il 27% dei soggetti ancora in trattamento con Dolutegravir mostrava
valori positivi isolati dell’RNA di HIV (blip viremici). I soggetti infettati con un sottotipo non-B presentavano un rischio maggiore di avere
un blip dell’RNA di HIV durante il follow-up e la presenza di livelli
rilevabili dell’RNA di HIV all’inizio del trattamento con Dolutegravir
era correlata a un valore positivo dell’RNA di HIV all’ultima osservazione (29).
Pertanto, in futuro, per i nostri pazienti saranno disponibili più opzioni
farmacologiche e, in qualità di medici che si prendono cura di pazienti
HIV-1 positivi, proseguiremo il nostro cammino tra i composti dotati
di una maggiore efficacia e tollerabilità, con un’attenzione più puntigliosa verso la resistenza ai farmaci.
can now deal with less toxic and more tolerable drug regimens. Such an example is the recent demonstration of noninferiority between Elvitegravir/Cobicistat/Tenofovir/Emtricitabine and E/C/F/TAF where 90% of HIV-1-subjects in both
arms exhibited virological success with an equivalent development of drug resistance (<1%) (28).
Further evidence comes from observational cohorts. After previous exposure to RAL or EVG, treatment with DTG showed
a good durability and did not cause virological rebound after
reaching viral suppression although 27% of subjects still on
DTG experienced a HIV-RNA isolated positive value (blip).
Subjects infected with a non-B subtype had a greater risk of
having a HIV-RNA blip during follow-up and a detectable
HIV-RNA value at the beginning of DTG was related to a
HIV-RNA positive value at the last observation (29).
Thus, more future drug options will be available for our
patients and as physicians who take care of HIV-1-positive
subjects will continue our journey among compounds with
a better efficacy and tolerability with a sharper look at drug
resistance.
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