Protida

La tecnología ProTide es un enfoque de profármaco utilizado en biología molecular y diseño de fármacos . Está diseñada para administrar análogos de nucleótidos (como monofosfato) en la célula (ProTide: PROfármaco + nucleoTIDE). Esta tecnología fue inventada por el profesor Chris McGuigan de la Facultad de Farmacia y Ciencias Farmacéuticas de la Universidad de Cardiff a principios de la década de 1990. Los ProTides constituyen una parte fundamental de fármacos antivirales como el sofosbuvir , el tenofovir alafenamida y el remdesivir . ^{[ 1 ]}

La primera demostración del enfoque ProTide se realizó en 1992, cuando se observó la eficacia de los ariloxifosfatos y fosforamidatos. [ 2 ] ^{En particular ,} se prepararon diarilfosfatos a partir de zidovudina (AZT) mediante una química de fosforocloridato sencilla . Por primera vez, la actividad anti-VIH de estos derivados fosfatados de AZT superó en algunos casos la del nucleósido original. Además, mientras que el AZT era casi inactivo ( EC ⁵⁰ 100 μM) en la línea celular JM, el diarilfosfato sustituido era 10 veces más activo (EC ⁵⁰ 10 μM). En ese momento, se consideraba que JM era insensible al AZT debido a una fosforilación deficiente. Posteriormente se descubrió que una bomba de eflujo de AZT era la causa de esta baja sensibilidad al AZT. Sin embargo, se mantiene la conclusión de que el diarilfosfato retuvo mejor su actividad en la línea celular JM, lo que podría implicar una (pequeña) liberación intracelular de fosfato. Se sugirió que el poder atractor de electrones de los grupos p-nitro y las posibles mejoras en la capacidad de los grupos salientes arilo fueron el principal factor determinante de esta relación estructura-actividad.

Posteriormente, se preparó una serie de ariloxifosforamidatos de AZT con varios sustituyentes p-arilo y varios aminoácidos . ^{[ 3 ]} Estos compuestos se estudiaron exclusivamente en la línea celular JM resistente a AZT para explorar la posible liberación (implícita) de AZT-monofosfato, y el fosforamidato de alanina demostró ser excepcionalmente efectivo. En todos los cultivos de JM infectados con VIH-1 , el AZT se inhibió a una concentración de 100 μM, mientras que el fosforamidato de fenil metoxi alaninilo fue activo a 0,8 μM. Esto se tomó como la primera evidencia de una administración exitosa de nucleótidos . También se observó que en otras series, había una marcada preferencia por la alanina sobre la leucina (10 veces) y la glicina (>100 veces). Además, aunque la sustitución arílica atractora de electrones había demostrado ser altamente efectiva en sistemas diarílicos, fue perjudicial en este contexto. La sustitución de flúor en posición para tuvo un ligero efecto adventicio, pero no significativo, mientras que la sustitución de nitro en posición para provocó una pérdida de actividad de 100 veces. En un estudio posterior, se amplió el rango de sustituyentes arilo y se probaron compuestos en líneas celulares TK+ ( competentes en timidina quinasa ) y TK- (deficientes en timidina quinasa). Ninguno de los fosforamidatos conservó la alta potencia (2–4 nM) del AZT en líneas celulares competentes en timidina quinasa (CEM y MT-4) contra el VIH-1 o el VIH-2 . ^{[ 4 ]} Sin embargo, mientras que el AZT perdió toda su actividad en la línea celular deficiente en timidina quinasa CEM/TK-, la mayoría de los fosforamidatos conservaron la actividad antiviral, siendo así aproximadamente >10–35 veces más activos que el AZT en este ensayo. Nuevamente, la alanina se destacó como un componente importante, mientras que el análogo de glicina resultó inactivo en cultivos CEM/TK- infectados con VIH. En este ensayo, la leucina y la fenilalanina fueron tan efectivas como la alanina, aunque menos en los ensayos CEM/TK+. Por lo tanto, el fosforamidato de fenil metoxi alanilo original se reveló como un compuesto prometedor.

La estavudina (d4T) fue una aplicación temprana del enfoque ProTide. ^{[ 5 ]} Esta fue una elección racional basada en la cinética conocida de la fosforilación de d4T. Así, mientras que la segunda fosforilación (AZT-monofosfato a AZT-difosfato) pero no la primera fosforilación (AZT a AZT-monofosfato) se considera limitante de la velocidad para la activación de AZT a trifosfato, se piensa que el primer paso (d4T a d4T monofosfato) es en general el paso lento para d4T. Por lo tanto, una administración intracelular de (mono)nucleótido debería tener un impacto máximo para d4T y nucleósidos similares. En primera instancia, se prepararon (halo)alquiloxi fosforamidatos de d4T y se encontró que conservaban la actividad en células JM resistentes a d4T. La actividad dependía del grupo haloalquilo; el sistema propilo original era poco activo. Estudios posteriores en cultivos de células CEM/TK- infectadas por el VIH revelaron que los fosforamidatos de ariloxi de d4T son altamente efectivos y, notablemente, conservan toda su actividad en las células CEM/TK-. En este estudio, el éster bencílico resultó ser ligeramente más potente que el compuesto metílico original, siendo casi 10 veces más activo que d4T en ensayos con células CEM/TK+ y, por lo tanto, aproximadamente 300-500 veces más activo que d4T en ensayos con células CEM/TK-.

Los profármacos ProTide son útiles para administrar fármacos que contienen fosfonatos a tipos celulares con alta expresión de CTSA y CES1 , como las células inmunitarias. El tenofovir alafenamida es un ejemplo exitoso de esta iteración. Los ProTides también son útiles para análogos de nucleósidos que no se fosforilan eficientemente por las nucleósido quinasas endógenas. Para el nucleósido GS-334750, precursor del sofosbuvir, la fosforilación por nucleósido quinasas se anula prácticamente por completo, y la única forma de administrar el nucleótido activo es mediante ProTide. Una limitación importante de los ProTides es que requieren la expresión de esterasas como CTSA y CES1, que es muy alta en algunos tipos celulares como los hepatocitos y resulta ventajosa para el tratamiento de la hepatitis C con sofosbuvir.

Se realizaron estudios exhaustivos sobre estos prometedores derivados de d4T y la tecnología ProTide se aplicó con éxito a una amplia gama de análogos de nucleósidos. ^{[ 6 ] [ 7 ]} En particular, el enfoque ProTide se ha utilizado en varios análogos de nucleósidos anti- VHC evaluados clínicamente , incluido el compuesto sofosbuvir , aprobado por la FDA en 2013 , y el compuesto tenofovir alafenamida , aprobado por la FDA en 2016. Remdesivir también utiliza la tecnología de profármacos ProTide (la autoinmolación es el principio clave de los profármacos de nucleótidos ProTide ^{[ 8 ]} ). Debido a que el nucleósido GS-441524 puede fosforilarse y activarse, algunos investigadores han argumentado que la aplicación de ProTide es una complicación innecesaria en el diseño de Remdesivir y que el nucleósido original sería un fármaco más barato y eficaz contra la COVID-19 . ^{[ 9 ] [ 10 ]}

Se han probado los ProTides para administrar metabolitos fosforilados clave en errores congénitos del metabolismo, como el fosfopantotenato para la deficiencia de PANK2 ; sin embargo, estos fueron un fracaso clínico. ^{[ 11 ]}