Resistência aos anti-retrovirais

Ricardo Sobhie DiazProfessor Adjunto e Livre Docente

Chefe do Laboratório de Retrovirologia

Escola Paulista de Medicina

Universidade Federal de São Paulo

A resistência aos anti-retrovirais deverá ser o grande limitador da

sobrevida dos pacientes em médio e longo prazo.

Tempo para o desenvolvimento de uma infecção oportunista integrante da categoria clínica C

0 50 100 150 200

tempo de seguimento em meses

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

De

se

nv

olv

ime

nto

de

in

fec

çã

o d

a c

ate

go

ria C

HAART

não

sim

Log Rank = 52,23P<0,0001

Mutantes com resistência preexistem em indivíduos não tratados

• Genoma do HIV-1 tem 10.000 pb

• Índices de mutação de 1 erro/ 10.000 pb

• 1010 virions gerados diariamente

Portanto, todas as mutações possíveis são geradas diariamente

Stopping drugs with different half-lives may lead to periods of monotherapy

0 24 483612

Time (hours)

Dru

g c

on

cen

trat

ion

Last dose Day 1 Day 2

Zone of potential replicationMONOTHERAPY

Taylor S, et al., 11th CROI, San Francisco, February 2004, #131

Clinical consequences of stopping ARVs with long half-lives

• Nevirapine (NVP) and efavirenz (EFV) have extended time in the zone of highest selective pressure

– Steady-state half-life:

• NVP: 25–32 h

• EFV: 40–55 h

Taylor S, et al. 11th CROI, San Francisco 2004, #131

Incidence and persistence of resistance after single-dose NVP

• HIV+ women (n=157) and infants (n=21) with NVP resistance (K103N, V106A/M, Y181C, or G190A) after single-dose NVP for prevention of MTCT1

• K103N persisted in mothers

• Y181C persisted in infants

• Mothers with persistent resistance had higher HIV RNA and lower CD4+ counts than those where resistance no longer detected at 6 months

• NVP drug levels after single dose persisted for up to 21 days2

NVP resistance inmothers and infants

1. Morris L, et al. XV IAC, Bangkok 2004, #ThOrB1353; 2. Cressey TR, et al. ibid, #ThOrB1352

Res

ista

nce

(%

)

Mothers

Infants

0

10

20

30

40

50

Baseline 6 weeks 6 months

Response to therapy in women receiving single-dose NVP for MTCT

• 269 women started d4T, 3TC, NVP postpartum

• 221 NVP-exposed, 48 not NVP-exposed intrapartum

• Genotype postpartum (median 12 days [range 10−14])

– K103N (21%)

– G190A (10%)

– Y181C (4%)

Jourdain G, et al. N Engl J Med 2004;351:229–40

Subsequent response to triple therapy (<50 c/mL)

No NVP 47 43 40NVP no mut 143 119 119NVP + mut 66 63 61

0

33

68

0

36

52

0

25

38

0

10

20

30

40

50

60

70

80

Baseline 3 months 6 months

% w

ith

VL

<5

0 c

op

ies

/mL

Nonexposed

Exposed; no NNRTI mutations

Exposed; NNRTI mutations

Testes de Resistência para o HIV-1

Genotipagem• Detecta mutações no

gene pol gene (RT/prot)• Produz lista de mutações

• Interpretação• (falta de conhecimento)

Fenotipagem• Cultiva o vírus na

presença de cada ARV• Quantifica perda de

susceptibilidade comparados ao WT

• Interpretação• (“cut-off”)

Fenotipagem virtual

Nomenculatura das Mutações

M 184 V

aminoácidonormalmente encontrado nestaposição

posição na molécula da TR

aminoácidoencontrado neste vírus mutante

atg gtg

Performance da Fenotipagem virtual

Perez-Elias et al. Antivir Ther. 2003 Dec;8(6):577-84.Mazzotta et al J Acquir Immune Defic Syndr. 2003 Mar 1;32(3):268-80.

Pressão seletiva dos ARV

Mutação

Resistência cruzada Aumento desusceptibilidade à ARV

Diminuição desusceptibilidade

ao ARV

Pressão seletiva do Saquinavir

N88S

Resistência cruzadaao Nelfinavir

Aumento desusceptibilidade ao

Amprenavir

Diminuição desusceptibilidade

ao Saquinavir

Pressão seletiva do Efavirenz

G190A

Resistência cruzadaao Nevirapina

Aumento desusceptibilidade à

Delavirdina

Diminuição desusceptibilidade

ao Efavirenz

Pressão seletiva do 3TC

M184V

Resistência cruzadaao DDC

Aumento desusceptibilidade ao AZT,

Tenofovir

Diminuição desusceptibilidade

ao 3TC

M184wtM184V

0 1 2 3 4 5 6

10,000

1000

100

10

1

-1

AZT

0 1 2 3 4 5 6

100

10

1

-1

TDF

0 1 2 3 4 5 6

100

10

1

-1

d4T

Number of TAMs

Fold

Change in

NR

TI

0 1 2 3 4 5 6

100

10

1

-1

3TC

0 1 2 3 4 5 6

10

1

-1

ddI

0 1 2 3 4 5 6

100

10

1

-1

ABC

Fold

Change in

NR

TI

Whitcomb JM. 9th CRO; 2002; Seattle, Washington. Abstract 569.

Fold Change in NRTI Susceptibility as a Function of Number of TAMs with or without

M184V

Fold Change in NRTI Susceptibility as a Function of Number of TAMs with or without

M184V

Perda da atividade dos ITRN raramente é total com a

emergência de mutantes de resistência

0 4 8 12 16 20 24-0.5

0.0

0.5

1.0

1.5

Week

Cha

nge

in H

IV R

NA

(lo

g)

5 of 5 patients had an immediate and durable increase in viremia (> 0.5 log)

Reverse Transcriptase Inhibitor Interruption

(continued Protease Inhibitor Therapy)

Deeks et al

Interruption of RTI

No change in phenotype during first 16 weeks

Reversion of M184V occurred late in 3 patients and was associated with increased viremia in 2 patients

ZDV + 3TC + IDV to IDV mono

-8 0 8 16 24 32 40 4810 2

10 3

10 4

10 5P

lasm

a H

IV R

NA

-8 0 8 16 24 32 40 48

0.1

1

10

100

1000ABC3TCZDVNVPIDVLPVNFVSQV

Week after Treatment Interruption

Fold

Cha

nge

IC50

Deeks et al

Interruption of all drugs in patients with drug-resistant HIV results in rapid increase in viremia

Complete Treatment Interruption vs. 3TC Monotherapy (n = 50)

0 4 8 12 16 20 240.0

0.5

1.0

1.5

Week

Cha

nge

Vir

al L

oad

Detectable viremia on 3TC-based regimen, CD4 > 500

Castagna et al. International AIDS Conference, Bangkok, 2004 (Abstract WeOrB1286.)

3TC monotherapy exerts a persistent anti-HIV effect (even in presence of M184V) . . . This may be due to fitness or residual drug effect

0 4 8 12 16 20 240.0

0.5

1.0

1.5

Stop All Drugs

3TC Mono

Week

Cha

nge

Vir

al L

oad

Complete Treatment Interruption vs. 3TC Monotherapy (n = 50)

Barreira genética para seleção de mutações

“Proximidade” genética para aquisição de resistência completa aos anti-retrovirais

• Número de mutações necessárias para diminuição do efeito ARV (IP)

• Facilidade na seleção de determinadas mutações de resistência (ddI, d4T, TDF)

• Perfil (tipo) de mutações (associações de ARV)

Barreira genética e número de mutações

ITR IP Associação de IP

Genotipagem

Fen

otip

agem

Efeito qualitativo Efeito quantitativo

1

10

100

1000

10,000

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24

Cmax

BMS-008—ATV 400 mg

Co

nce

ntr

ação

pla

smát

ica

méd

ia (

SD

)n

o S

tead

y S

tate

(n

g/m

L)

Tempo (h)

PK margem de segurança

Percentil 75%

Percentil 25%

Mediana 14 ng/mL

Pacientes Virgens de tratamentoPacientes Virgens de tratamento•Pelo menos 5 mutações para aumento de IC50 superior a 3,0 na fenotipagem.

Barreira genética e facilidade com que a mutação é selecionada

Alta

•ddI

•TDF

Intermediária

•AZT

•d4T

•ABV

Baixa

•3TC

•Nevirapina

Barreira genética e perfil (tipo) de mutações (associações de ARV) 1

• ABC/3TC/TDF em 36 pacientes; 12 meses

• 12 falhas virológicas– 11/12 com ambas K65R e M184V– 1 com M184V

• Nível sérico drogas normal

Low Genetic Barrier to Resistance Is a Possible Cause of Early Virologic Failures in Once-Daily Regimen of Abacavir,

Lamivudine, and Tenofovir: R Landman et al. 11th CROI

ARV + replicação viral

Piora daSusceptibilidade

ResistênciaCruzada

Melhora do “fitness”

Probabilidade de aquisição de mutações em pacientes com falha

estável (n = 98)

Any (n=98)

NRTI (n=96)

NNRTI (n=28)

PI (n=68)

BL and new mutations in patients receiving ARV class

% patients on each ARV class with mutations

BL mutations New mutations

Edwards D, et al. 44th ICAAC, Washington 2004, #H-176

Probabilidade de aquisição de mutações em pacientes com falha

estável (n = 98)

0.00

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

0.30

-0.80 -0.60 -0.40 -0.20 0.00 0.20 0.40 0.60 0.80

HIV RNA (log10 c/mL) slope per month

P-value = 0.01

New mutations by log10 HIV RNA slope

• Acq

uire

d m

uta

tion

s p

er

pe

rso

n-m

on

th

ARV + replicação viral

Piora daSusceptibilidade

ResistênciaCruzada

Melhora do “fitness”

Tendências na resistência do HIV-1

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002

Proporção

de resist.

n = 22 59 56 112 361 255 167

Dados da BC, Canada, J. Montaner, 2004

1 classe

2 classes

3 classes

Freqüência de resistência em pacientes com múltiplas falhas

0

100

200

300

400

500

600

700

800

NTRI NNTRI PI 1 class 2 classes 3 classes

WTM

94.7% 43.2% 58,2% 21.5% 42.2% 34.4%

Sucupira, Antiviral Therapy 6:263-264

0

0,5

1

0 50 100 150 200Study Day

PSS=0

PSS=1

PSS=2

PSS=3

PSS=4

PSS=5

Falha decorrente do número insuficiente de drogas

Pro

po

rçã

o c

om

su

ces

so

vir

oló

gic

o

PSS:” Phenotypic Susceptibility Score”, uma estimativa do número de drogas ativas

Tipranavir• IP não peptídico – ação contra cepas resistentes a outros IPs• 500 mg 2 vezes ao dia com 200 mg RTV 2 vezes ao dia• Estimulante do p450• Queda de CV = 1,5 log• Diarréia, náuseas, vômitos.

10V, 13V, 20M/R/V, 33F, 35G, 36I, 43T, 46L, 47V, 54A/M/V, 58E, 69K, 74P, 82L/T, 83D, e 84V (RESIST)

Até 4 mutações – sensível

5-9 mutações – 2 “fold resistance”

>= 10 mutações – 4 “fold resistance”

83% of patients presenting at least 1 log10 drop in VL

ARV + replicação viral

Piora daSusceptibilidade

ResistênciaCruzada

Melhora do “fitness”

Fitness viralCapacidade replicativa (em

determinado meio ambiente)

• Mutações de resistência produzem deficiência replicativa (redução do fitness viral)

• Mutações adicionais produzem uma recuperação do fitness viral

• Entretanto, o vírus com melhor fitness na presença de ARVs é o vírus mutante

Capacidade Replicativa Relativa do HIV-1 do tipo selvagem e mutante.

Wild-type K65R K65R+M184V

Rep

licat

ion

Cap

acity

(%

of

Wild

-Typ

e)

20

40

60

80

100

1 ViroLogic single-cycle replication capacity assay

White et al., AAC, 2002

100%

24%

53%

RT mutations before and after 12w ARV interruption (54)

0

10

20

30

40

50

60

41 67 69 70 103 181 184 188 210 214 215 219

Initial Final

Protease mutations before and after 12w ARV interruption (54)

0

10

20

30

40

50

60

70

10 20 24 30 36 46 48 54 63 71 77 82 84 90

Initial Final

0

10

20

30

40

50

60

70

10 20 24 30 36 46 48 54 63 71 77 82 84 90

Initial Final

Single genotypic tests underestimate resistance

Results:Historical genotype

Most recent genotype

Difference

Lamivudine (M184 V/I) 58.8% 25.5% 33.3%

Other NRTIs 46.0% 27.7% 18.3%

NNRTIs 38.5% 24.5% 14.0%

PIs 27.9% 15.6% 12.3%

Harrigan PR, Wynhoven B, Brumme ZL, et al., Infect Dis. 2005 15;191(8):1325–30.

Qual a persistência de mutações de resistência em pacientes com

resistência primária?

Primary resistance mutation persists!

• Delaugerre C et al. Antivir Ther. 2004 Jun;9(3):415-21

• Brenner B et al. AIDS. 2004 Aug 20;18(12):1653-60.

• Barbour JD et al. AIDS. 2004 Aug 20;18(12):1683-9.

• Wainberg MA, et al. Paper presented at: XIV International AIDS Conference, 2002; Barcelona - Spain.

• Little SJ et al. Paper presented at: 11th Conference on Retroviruses and Opportunistic Infections, 2004; San Francisco, CA.

JAMA 1999;282:1142

Efeito na resposta ART em paciente com

infecção com resistência primária

Primary Resistance did not affect short term virologic efficacy among pregnant women

• Retrospective analyses

• 20% of primary ARV resistance (8 women)

• M184V (4), K103N (2), and L90M (2)

• Viral load bellow detection at labor! (importance of HAART for preventing MTC transmission)

Gasparotto et all 2005

Prevalência de Resistência Primária na UK (n=2410)

Pillay D, et al. HIV 7, Glasgow 2004, #PL5.3

0

5

10

15

20

25

1996-7 1998 1999 2000 2001 2002-3

Year of sample

Pre

va

len

ce

(%

)

316 312 360 453 502 467

NRTI

NNRTI

PI

Any class

Pre

vale

nce

(%

)

0

5

10

15

20

25

30

Primary Resistance:San Francisco Clinics

1996 1997 1998 1999 2000 20011996 1997 1998 1999 2000 2001(n=12) (n=28) (n=53) (n=41) (n=96) (n=29)(n=12) (n=28) (n=53) (n=41) (n=96) (n=29)

Gen

oty

pic

Res

ista

nce

Gen

oty

pic

Res

ista

nce

(% p

atie

nts

)(%

pat

ien

ts)

TrueGene HIV-1 Genotyping Kit (Visible Genetics, Inc)

NNRTINNRTI

PIPI

NRTINRTI

Grant RM, et al. JAMA. 2002;288:181-188.

>>2 drugs2 drugs

>>3 drugs3 drugs

0

5

10

15

Drug-Resistant HIVin Treatment-Naïve Patients

Little SJ, et al. N Engl J Med. 2002;347:385-394.

1995 1996 1997 1998 1999 20001995 1996 1997 1998 1999 2000(n=11) (n=56) (n=101) (n=97) (n=90) (n=23)(n=11) (n=56) (n=101) (n=97) (n=90) (n=23)

Ph

eno

typ

ic R

esis

tan

ceP

hen

oty

pic

Res

ista

nce

(% p

atie

nts

)(%

pat

ien

ts)

IC50 >10-fold increase via PhenoSense HIV (ViroLogic)

NNRTINNRTI

PIPI

NRTINRTI

Prevalence of resistance from 40 US cities in 2003 in ART-naïve patients

Ross L, et al. 44th ICAAC, Washington 2004, #H-173

% with reduced susceptibility to any specific drug

0

4

8

12

16

20

d4T ZDV

DLV EFV NVP APV IDV NFV RTV SQV

% S

ub

ject

s w

ith

red

uce

dsu

scep

tib

ility

• 317 HIV+ ART-naïve subjects

• PT/GT determined

• GT: 14% with mutation

• Reduced susceptibility is most prevalent with NNRTI class

Primary resistance in Santos, Brazil

Resistant Wild Type Positive PCR Negative PCR TOTAL OF RESISTANT

PI 3 19 22 3 3/22 (13.6%)

NRTI 5 17 22 3 5/22 (22.7%)

NNRTI — 22 22 3 —

PI & RTI — 19 6 0/19 (0%)

PI or RTI 7 12 19 6 7/19 (36,8%)

RECENT INFECTION GROUP

Resistant Wild Type Positive PCR Negative PCR TOTAL OF RESISTANT

PI 4 58 62 3 4/62 (6.4%)

NRTI 12 45 57 8 12/57 (21.0%)

NNRTI 2 55 57 8 2/57 (3.5%)

PI & RTI 2 56 8 2/56 (3.6%)

PI or RTI 14 42 56 8 14/56 (25.0%)

ESTABLISHED INFECTION GROUP

17

119

5

cap

acid

ad

e r

ep

licati

va

*mutções 41 + 67 + 70 + 215 +219

*

Wrin T, 40th ICAAC 2000

Efeitos das Mutações de Resistência na capacidade replicativa

Viral fitness

• Paradigm 1: resistance mutations produce a replicative impairment (reduction in viral fitness)

• Paradigm 2: Increased number of mutations restores the viral fitness

CV

tempo

Tratamento ARV

Limite de detecção

Conclusões

• Resistência aos ITRN podem estar relacionados a diminuição de incorporação ou excisão.

• Mutações de resistência selecionadas por um anti-retroviral podem levar a diminuição de susceptibilidade a este anti-retroviral, resistência cruzada ou aumento de susceptibilidade a anti-retrovirais ainda não utilizados.

• Barreira genética para resistência do HIV aos ARV refere-se à facilidade com que ocorre a perda de susceptibilidade aos ARV. Tem relação com número e tipo mutações e com tipo de associação ARV

Conclusões (cont.)

• Mutações de resistência selecionadas por um anti-retroviral podem seguir “caminhos mutacionais” diferentes.

• A alteração de susceptibilidade natural (resistência primária) ou induzida (resistência secundária) aos diferentes tipos e subtipos do HIV ainda não está totalmente definida.

• Persistência na supressão viral incompleta leva risco de resistência ampla, resistência cruzada e recuperação do “fitness” viral.