Pesquisadores do Instituto Salk, em colaboração com os Institutos Nacionais de Saúde, descobriram os mecanismos moleculares pelos quais o vírus da imunodeficiência humana (HIV) se torna resistente ao Dolutegravir, um dos medicamentos antivirais mais eficazes e usados clinicamente no tratamento do HIV.
O novo estudo, publicado em 21 de julho de 2023 em Avanços da ciênciarevela como alterações nas estruturas 3D da integrase, uma proteína do HIV, podem levar à resistência ao Dolutegravir e como outros compostos podem superar essa resistência.
“Com o HIV, é preciso pensar dois passos à frente do vírus”, diz o professor associado da Salk, Dmitry Lyumkis, co-autor sênior e presidente da Hearst Foundation Developmental. “Agora determinamos como o vírus pode continuar evoluindo contra drogas como o Dolutegravir, o que é importante considerar para o desenvolvimento de terapias futuras”.
A infecção pelo HIV depende da capacidade do vírus de colar seu próprio material genético nos genomas das células humanas, essencialmente sequestrando as células para se tornarem fábricas produtoras de vírus. O dolutegravir e medicamentos relacionados funcionam bloqueando a integrase, uma proteína crítica para a capacidade do vírus de integrar seu próprio DNA ao genoma do hospedeiro. Sem a integrase funcionando, o HIV não pode infectar efetivamente as células humanas. No entanto, o HIV é um vírus de mutação rápida e um número crescente de cepas de HIV são resistentes ao Dolutegravir.
No passado, o laboratório de Lyumkis descobriu a estrutura 3D da proteína integrase enquanto estava ligada ao DNA, bem como exatamente como drogas como o Dolutegravir se ligam e bloqueiam a integrase. Mas os pesquisadores não tinham certeza de como a estrutura da integrase mudou quando o vírus parou de responder ao Dolutegravir.
No novo estudo, Lyumkis e colaboradores dos Institutos Nacionais de Saúde criaram versões da proteína integrase com mutações conhecidas por tornar o HIV resistente ao Dolutegravir. Em seguida, eles determinaram a estrutura de cada integrase mutante, revelando por que o Dolutegravir não conseguia mais se ligar e bloquear cada versão da proteína. Os cientistas também avaliaram a “aptidão” do vírus (sua capacidade de produzir descendentes infecciosos) e a atividade da enzima para entender melhor o que leva à resistência aos medicamentos nos pacientes.
“Ficamos bastante surpresos com a magnitude da resistência que essas variantes da integrase tinham”, diz Lyumkis. “A capacidade de funcionamento do Dolutegravir foi completamente comprometida.”
Os investigadores também testaram a eficácia de um medicamento experimental para o VIH, 4d, para bloquear a função das proteínas integrase resistentes ao Dolutegravir. O 4d foi desenvolvido pelos colaboradores de Lyumkis no NIH como um medicamento de última geração direcionado à integrase e está atualmente em testes pré-clínicos em animais. Em todas as variantes, eles descobriram que o 4d ainda bloqueava fortemente a capacidade do HIV de integrar seus genes nas células humanas. Isso sugere que o 4d ou variantes desse composto podem ser efetivamente usados para tratar o vírus em pacientes que desenvolveram resistência ao Dolutegravir.
Os dados estruturais sobre como o 4d se liga às proteínas integrase resistentes ao Dolutegravir também sugeriram como novos medicamentos poderiam superar a resistência aos medicamentos.
“4d é realmente apenas um exemplo de como combater a resistência aos medicamentos, mas nos fornece alguns princípios básicos com os quais podemos aprender para projetar outras terapêuticas”, diz o co-autor sênior Robert Craigie, do Instituto Nacional de Diabetes e Doenças Digestivas e Renais (NIDDK), parte dos Institutos Nacionais de Saúde. “A maneira como uma seção da molécula 4d se empilha como uma folha plana no topo de uma seção do conjunto proteína-DNA da integrase pode ser replicada em outros compostos.”
Em seguida, os cientistas estudarão como as variantes da integrase evoluem – incluindo aquelas ainda não vistas em pacientes, mas possíveis no futuro – e como elas afetam a resposta aos melhores medicamentos usados clinicamente, bem como a capacidade do HIV de infectar humanos.
Outros autores incluem Dario Oliveira Passos, Zelin Shan, Avik Biswas e Timothy S. Strutzenberg da Salk; Min Li, Zhaoyang Li, Steven J. Smith, Xue Zhi Zhao, Terrence R. Burke, Jr. e Stephen H. Hughes do National Institutes of Health; Qinfang Sun, Indrani Choudhuri, Allan Haldane e Ronald M. Levy da Temple University; Nanjie Deng, da Universidade Pace; e Lorenzo Briganti e Mamuka Kvaratskhelia da University of Colorado Anschutz Medical Campus.