background image

 

 

 

 

General Characteristics of Viruses 

Depending on one's viewpoint, viruses may 
be  regarded  as  exceptionally  complex 
aggregations  of 

nonliving 

chemicals  or  as 

exceptionally simple 

living 

microbes. 

 

 

 

 

 

Viruses contain a single type of nucleic acid 
(DNA  or  RNA)  and  a  protein  coat, 
sometimes  enclosed  by  an  envelope 
composed  of  lipids,  proteins,  and 
carbohydrates. 

 

 

 

 

Viruses  are  obligatory  intracellular  parasites.  They  multiply  by  using  the  host  cell's 
synthesizing machinery to cause the synthesis of specialized elements that can transfer the 
viral nucleic acid to other cells. 

 

Antiviral Agents 

 

 


background image

 

 

Viral Structure 

  A  virion  is  a  complete,  fully  developed  viral  particle  composed  of  nucleic  acid 

surrounded by a coat. 

  Helical viruses (for example, Ebola virus) resemble long rods and their capsids are 

hollow cylinders surrounding the nucleic acid. 

 

 

Polyhedral  viruses  (for  example,  adenovirus)  are  many-sided.  Usually  the  capsid  is  an 
icosahedron. 


background image

 

 

 

Enveloped  viruses  are  covered  by  an  envelope  and  are  roughly  spherical  but  highly 
pleomorphic (for example, Poxvirus). There are also enveloped helical viruses (for example, 
Influenzavirus)  and  enveloped  polyhedral  viruses  (for  example,  Herpesvirus).  Pleomorphic: 
Many-formed. A tumor may be pleomorphic.  

 

Complex  viruses  have  complex  structures.  For  example,  many  bacteriophages  have  a 
polyhedral capsid with a helical tail attached.  Bacteriophage: A virus that infects and lyses 
certain bacteria. 

  

 


background image

 

 

Nucleic Acid 

•  Viruses contain either DNA or RNA, never both, and the nucleic acid may be single- or 

double-strandedlinear or circular, or divided into several separate molecules

•  The capsid of some viruses is enclosed by an envelope consisting of lipids, proteins, 

and carbohydrates. 

•  Some envelopes are covered with carbohydrate-protein complexes called spikes

 

Viruses and Cancer 

The earliest relationship between cancer and viruses was demonstrated in the early 1900s, 
when chicken leukemia and chicken sarcoma were transferred to healthy animals by cell-free 
filtrates. 

Transformation of Normal Cells into Tumor Cells: 

  When activated, oncogenes transform normal cells into cancerous cells. 
  Viruses capable of producing tumors are called oncogenic viruses. 
  Several DNA viruses and retroviruses are oncogenic. 
  The genetic material of oncogenic viruses becomes integrated into the host cell's 

DNA. 

  Transformed cells lose contact inhibition, contain virus-specific antigens (TSTA and 

T  antigen),  exhibit  chromosomal  abnormalities,  and  can  produce  tumors  when 
injected into susceptible animals. 


background image

 

 

Anti-influenza Agents 

Amantadine · Oseltamivir · Peramivir · Rimantadine · Zanamivir 

 

Anti-herpesvirus agents   

Aciclovir ·  Cidofovir ·  Docosanol ·  Famciclovir ·  Foscarnet ·  Fomivirsen ·  Ganciclovir · 
Idoxuridine ·  Penciclovir ·  Trifluridine ·  Tromantadine ·  Valaciclovir ·  Valganciclovir · 
Vidarabine 

 

Antiretroviral Agents  

NRTIsZidovudine · Didanosine · Stavudine · Zalcitabine · Lamivudine · Abacavir · Tenofovir 

NNTI’s 

Nevirapine · Efavirenz · Delavirdine 

PIsSaquinavir ·  Indinavir ·  Atazanavir ·  Ritonavir ·  Nelfinavir ·  Amprenavir ·  Lopinavir · 
Tipranavir 

 

Other antiviral agents 

Fomivirsen · Enfuvirtide · Imiquimod · Interferon · Ribavirin · Viramidine 

What are Antiviral agents 

  Antiviral  agents  are  used  to  inhibit  production  of  viruses  that  cause  disease.  Most 

antiviral agents are only effective while the virus is replicating. 

  It is difficult to find medicines that are selective for the virus as viruses share most of 

the metabolic processes of the host cell. However, some enzymes are only present in 
viruses and these are potential targets for antiviral drugs. 

  Agents that inhibit the transcription of the viral genome are DNA polymerase inhibitors 

and reverse transcriptase inhibitors. Protease inhibitors inhibit the post-translational 
events. Other antiviral agents inhibit the virus from attaching  to or penetrating  the 
host cell. Immunomodulators induce production of host cell enzymes, which stop viral 
reproduction. Integrase strand transfer inhibitors prevent integration of the viral DNA 
into the host DNA by inhibiting the viral enzyme integrase. Neuraminidase inhibitors 
block viral enzymes and inhibit reproduction of the viruses. 

Types of Antiviral agents 

•  adamantane antivirals 
•  antiviral boosters 
•  antiviral combinations 
•  antiviral interferons 
•  chemokine receptor antagonist 


background image

 

 

•  integrase strand transfer inhibitor 
•  miscellaneous antivirals 
•  neuraminidase inhibitors 
•  NNRTIs 
•  NS5A inhibitors 
•  nucleoside reverse transcriptase inhibitors (NRTIs) 
•  protease inhibitors 
•  purine nucleosides 

What are Adamantane antivirals 

Adamantane  antivirals  are  only  active  against  influenza  A  virus,  an  RNA  virus,  but  has  no 
action against influenza B virus. A viral membrane protein, M2, functions as an ion channel at 
two stages of the viral replication within the host cell. These stages are the fusion of viral 
membrane  and  endosome  membrane,  and  the  assembly  and  release  of  new  virions. 
Adamantane antivirals block this ion channel. 

What are Antiviral boosters 

Antiviral boosters are drugs that are used in conjunction with other specific antiviral drugs to 
enhance or increase their effect 

Norvir

  

generic name: 

ritonavir

  

What are Antiviral combinations 

Antiviral combinations have more  than  one antiviral agent in the one pill or dose. Using a 
combination of antiviral agents reduces the risk of resistant virus strains from emerging.  

Antiviral agents are used to inhibit production of viruses that cause disease. Most antiviral 
agents are only effective while the virus is replicating. 

It is difficult to find  medicines that are selective for the virus as viruses share most of  the 
metabolic processes of the host cell. However, some enzymes are only present in viruses and 
these are potential targets for drugs. 

Agents that inhibit the transcription of the viral genome are DNA polymerase inhibitors and 
reverse  transcriptase  inhibitors.  Protease  inhibitors  inhibit  the  post-translational  events. 
Other  antiviral  agents  inhibit  the  virus  from  attaching  to  or  penetrating  the  host  cell. 
Immunomodulators induce production of host cell enzymes, which stop viral reproduction. 
Integrase strand transfer inhibitors prevent integration of the viral DNA into the host DNA by 
inhibiting  the  viral  enzyme  integrase.  Neuraminidase  inhibitors  block    viral  enzymes  and 
inhibit reproduction of the viruses. 

• 

Epzicom

 (

Pro

More...

) generic name: 

abacavir/lamivudine

  


background image

 

 

Interferons 

•  Natural  interferons  are  produced  by  lymphocytes  as  part  of  an  immunological 

response  to  viral  antigens.  Synthetic  interferons,  made  by  recombinant  DNA 
technology, are used as antiviral agents to treat infections such as hepatitis and herpes 
zoster virus.  

•  Interferons induce the production of enzymes in the ribosomes of the host cells and 

inhibit  the  translation  of  viral  mRNA  into  viral  proteins,  therefore  stop  viral 
reproduction. 

Chemokine receptor antagonist 

Chemokine receptor antagonists inhibit the entry of human immunodeficiency virus (HIV) into 
the host cell. Two chemokine receptors, CXCR4 and CCR5, are necessary for the virus to enter 
the cell, so by inhibiting these chemokine receptors the disease can be slowed. 

Protease inhibitors 

•  Protease inhibitors are synthetic drugs that inhibit the action of HIV-1 protease, an 

enzyme that cleaves two precursor proteins into smaller fragments. These fragments 
are needed for viral growth, infectivity and replication. Protease inhibitors bind to the 
active site of the protease enzyme and prevent the maturation of the newly produced 
virions so that they remain non-infectious.  

•  Protease inhibitors are used in the treatment of human immunodeficiency virus (HIV 

infection) and acquired immune deficiency syndrome (AIDS). 

Purine nucleosides 

•  Purine  nucleosides  are  antiviral  agents  that  have  selective  activity  against  herpes 

simplex  virus  types  1  (cold  sores)  and  2  (genital  herpes)  and  varicella  zoster  virus 
(chicken pox).  

•  The purine nucleoside molecule is converted to a monophosphate by viral thymidine 

kinases.  The  monophosphate  is  then  converted  to  diphosphate  and  then  into  a 
triphosphate form by cellular enzymes. The triphosphate form blocks the replication 
of viral DNA by inhibiting viral DNA polymerase and terminating the growing viral DNA 
chain. 

•  These  purine  nucleoside  analogues  mimics  guanosine  nucleosides  in  their  chemical 

structures and includes vidarabine acyclovir, and ganciclovir 

Mechanisms of actions 

•  Vidarabine is phosphorylated by cellular kinases to a triphosphate compound, which is 

an inhibitor and a substrate of viral DNA polymerase. 


background image

 

 

•  When  used  as  a  substrate  for  viral  DNA  polymerase,  the  phosphrylated  compound 

competitively inhibits dATP leading to the formation of ‘faulty’DNA. 

•  This results in the prevention of DNA synthesis, as phosphodiester bridges can longer 

to be built, destabilizing the strand 
•  Acyclovir is phosphorylated by virus-induced thymidine kinase to the triphosphate 

form, which is a better substrate and inhibitor of viral DNA polymerase,compared 
with host. 

•  Binding to DNA polymerase is irreversible and once incorporated into viral DNA, 

the DNA chain is terminated. 

•  The mechanism of action of ganciclovir is similar to that of acyclovir. 

Clinical applications 

•  Herpesviral enzymes are ~20-fold more susceptible vidarabine compared with host 

DNA. 

•  Vidarabine  is  effective  against  chickenpox  -  varicella,  herpes  zoster  and  herpes 

simplex. 

•  Acyclovir is useful against the herpesvirus family and is available as an ophthalmic 

ointment, a topical ointment and cream, an IV preparation, and oral formulations. 

•  Ganciclovir is effective against human cytomegalovirus. 

Side effects 

•  Ganciclovir  use  may  cuase  neutropenia  and  thrombocytopenia,  fever,  rash,  GIT 

symptoms, confusion and seizure. 

•  Vidarabine  may  cause  bone  marrow  suppression  andCNS  problems  when  high 

blood levels are reached. 

Miscellaneous antivirals 

•  Antiviral  agents  are  used  to  inhibit  production  of  viruses  that  cause  disease.  Most 

antiviral agents are only effective while the virus is replicating. 

•  It is difficult to find medicines that are selective for the virus as viruses share most of 

the metabolic processes of the host cell. However, some enzymes are only present in 
viruses and these are potential targets for antiviral drugs 

•  Agents that inhibit the transcription of the viral genome are DNA polymerase inhibitors 

and reverse transcriptase inhibitors. Protease inhibitors inhibit the post-translational 
events. Other antiviral agents inhibit the virus from attaching  to or penetrating  the 
host cell. Immunomodulators induce production of host cell enzymes, which stop viral 
reproduction. Integrase strand transfer inhibitors prevent integration of the viral DNA 
into the host DNA by inhibiting the viral enzyme integrase. Neuraminidase inhibitors 
block viral enzymes and inhibit reproduction of the viruses. 

 


background image

 

 

Influenza 

Influenza  is  a  disease  caused  by  a  member  of  the  Orthomyxoviridae.  Many  features  are 
common with those of the paramyxovirus infections of the respiratory tract. 

CLINICAL FEATURES 

•  Influenza is characterized by fever, myalgia, headache and pharyngitis. In addition 

there may be cough and in severe cases, prostration. There is usually not coryza 
(runny nose) which characterizes common cold infections. Infection may be very 
mild, even asymptomatic, moderate or very severe. 

•  Source The reservoir is acute infection in other human beings. 
•  Spread Is rapid via aerial droplets and fomites with inhalation into the pharynx or 

lower respiratory tract. 

•  Incubation Is short: 1-3 days. Rapid spread leads to epidemics 

Complications 

Tend to occur in the young, elderly, and persons with chronic cardio-pulmonary diseases  

Consist of:


 

1.  Pneumonia caused by influenza itself; Pneumonia: an inflammatory condition of the 

lungs  in  which  they  become  obstructed  with  fluid,  causing  difficult  breathing  and 
possibly suffocation. Pneumonia may be caused by bacteria, viruses, fungi, or chemical 
agents. 

2.  Pneumonia  caused  by  bacteria-  Haemophilus  influenzae-  Staphylococcus  aureus

Streptococcus pneuminiae 

3.  Other  viral  superinfection,  eg.  Adenovirus.Overall  death  rates  increase  in  times  of 

influenza epidemics. 

Epidemiology 

Influenza A virus is essentially an avian virus that has "recently" crossed into mammals. Birds 
have the greatest number and range of influenza strains. Avian haemagglutinins sometimes 
appear in pig human and horse influenza strains. 

•   Every now and then (10 - 15 years) a major new pandemic strain appears in man, with 

a totally new HA and sometimes a new NA as well (antigenic shift). This variant causes 
a major epidemic around the world (pandemic).  

•  Over the subsequent years this strain undergoes minor changes (antigenic drift) every 

two to three years, probably driven by selective antibody pressure in the populations 
of humans infected. 

 

 


background image

 

 

10 

Influenza A Evolution  

o  1874 --- (H3N8)  
o  1890 --- (H2N2) .........................Pandemic  
o  1902 --- (H3N2)  
o  1918 --- (H1N1)..........................Pandemic  
o  1933 --- (H1N1)..........................First strains isolated  
o  1947 --- (H1N1)..........................Variation detected  
o  1957 --- (H2N2).........................."Asian" Flu pandemic  
o  1968 --- (H3N2).........................."Hong Kong" Flu pandemic  
o  1976 --- (H1N1).........................."Swine" Flu, non-epidemic  
o  1977 --- (H1N1) + (H3N2)........."Russian" Flu epidemic  

This constant antigenic change down the years means that new vaccines have to be made on 
a regular basis.  

New influenza strains spread rapidly in children in schools and in places where people crowd 
together. Influenza epidemics may cause economically significant absenteeism.  

 

The final stage in the life cycle of a virus is the release of completed viruses from the host cell, 
and this step has also been targeted by antiviral drug developers. Two drugs named zanamivir 
and oseltamivir that have been recently introduced to treat influenza prevent the release of 
viral particles by blocking a molecule named neuraminidase that is found on the surface of flu 
viruses, and also seems to be constant across a wide range of flu strains. 


background image

 

 

11 

Most attention has been given to oseltamivir (Tamiflu) because it is a tablet, which is easy to 
administer.  Zanamavir  (relenza)  is  administered  as  a  dry  powder  inhaler  much  like  some 
asthma  inhalers.  An  intravenous  version  of  Relenza  has  been  administered  to  volunteers 
under study conditions but it is not yet approved or in production.  

Both drugs can be used to treat influenza; they are also both approved for the prevention of 
influenza.  These  drugs  are  also  effective  against  all  strains  of  influenza  A,  unlike  vaccines 
which are specific only to the strain for which they were designed.  

Both medications are well tolerated with few side effects, although there is concern over the 
possibility  of  psychological  effects  of  Tamiflu  and  there  may  be  occasional  problems  with 
asthmatics who use Relenza.  

 

HIV 

o  Unique features 
o  2 proteins on surface of virus bind with 2 sites on CD4+ cell  
o  Virus infiltrates into genetic material 
o  Reverse transcriptase enzyme enables virus to become double stranded DNA 
o  Once  double-stranded  DNA,  like  the  host  cell,  HIV  can  infiltrate  cell  nucleus  of 

target cell 

o  Gains entry into target cell nucleus with aid of Integrase 
o  Following  integration  and  replication,  long  protein  chain  is  cleaved.  Pieces  then 

form into new viral particle 

Drugs for HIV Infection 

o  Nucleoside reverse transcriptase inhibitors 
o  Nucleotide reverse transcriptase inhibitors 
o  Non-nucleoside reverse transcriptase inhibitors 
o  Protease inhibitors 
o  Entry inhibitors 


background image

 

 

12 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Mubark A. Wilkins                           

                                                                     




رفعت المحاضرة من قبل: Mubark Wilkins
المشاهدات: لقد قام 6 أعضاء و 80 زائراً بقراءة هذه المحاضرة








تسجيل دخول

أو
عبر الحساب الاعتيادي
الرجاء كتابة البريد الالكتروني بشكل صحيح
الرجاء كتابة كلمة المرور
لست عضواً في موقع محاضراتي؟
اضغط هنا للتسجيل