Remdesivir è altamente efficace nell’arrestare il meccanismo di replicazione del COVID-19

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Gli scienziati dell’Università di Alberta hanno dimostrato che il farmaco remdesivir è altamente efficace nel bloccare il meccanismo di replicazione del coronavirus che causa COVID-19, secondo una nuova ricerca pubblicata oggi sul Journal of Biological Chemistry.

L’articolo segue da vicino le ricerche pubblicate dallo stesso laboratorio alla fine di febbraio che hanno dimostrato come il farmaco ha funzionato contro il virus della sindrome respiratoria del Medio Oriente (MERS), un coronavirus correlato.

“Eravamo ottimisti sul fatto che avremmo visto gli stessi risultati contro il virus SARS-CoV-2”, ha detto Matthias Götte, presidente della microbiologia medica e dell’immunologia presso la U di A.

“Abbiamo ottenuto risultati quasi identici a quanto riportato in precedenza con MERS, quindi vediamo che remdesivir è un inibitore molto potente per le coronavirus polimerasi”.

Il nuovo documento di Götte dimostra come remdesivir, sviluppato nel 2014 per combattere l’epidemia di Ebola, funzioni in dettaglio. Paragona la polimerasi al motore del virus, responsabile della sintesi del genoma del virus.

“Se prendi di mira la polimerasi, il virus non può diffondersi, quindi è un obiettivo molto logico per il trattamento”, ha detto Götte.

Il lavoro del laboratorio mostra come remdesivir inganna il virus imitando i suoi mattoni.

“Queste coronavirus polimerasi sono sciatte e vengono ingannate, quindi l’inibitore viene incorporato molte volte e il virus non può più replicarsi”, ha spiegato Götte.

Ha detto che le prove del suo gruppo, insieme a studi precedentemente pubblicati su modelli di colture cellulari e animali, significa che remdesivir può essere classificato come un “antivirale ad azione diretta” contro SARS-CoV-2 , un termine usato per descrivere le classi più recenti di antivirali che interferiscono con fasi specifiche del ciclo di vita del virus dell’epatite C (HCV).

Ha detto che la scoperta di quell’azione diretta rafforza la promessa di studi clinici per remdesivir in pazienti COVID-19, che sono già in corso in tutto il mondo.

Götte ha affermato che l’evidenza giustifica gli studi clinici, ma ha ammonito che i risultati ottenuti in laboratorio non possono essere utilizzati per prevedere come il farmaco funzionerà con le persone.

“Dobbiamo essere pazienti e attendere i risultati degli studi clinici randomizzati”, ha affermato Götte, la cui ricerca è stata finanziata dal Canadian Institutes of Health Research, dal Major Innovation Fund di Alberta e da Gilead Sciences, che produce remdesivir.

Il laboratorio di Götte aveva precedentemente lavorato sul virus dell’immunodeficienza umana (HIV) e sull’HCV, ma un paio di anni fa è passato a concentrarsi su virus con il più alto potenziale epidemico.

L’Organizzazione mondiale della sanità (OMS) ha pubblicato il suo elenco dei principali agenti patogeni che potrebbero causare gravi focolai, tra cui Ebola, Lassa e coronavirus, nel 2015.

Questo mostra le pillole
Il nuovo documento di Götte dimostra come remdesivir, sviluppato nel 2014 per combattere l’epidemia di Ebola, funzioni in dettaglio. Paragona la polimerasi al motore del virus, responsabile della sintesi del genoma del virus.


“In questo senso eravamo preparati perché il mio laboratorio è specializzato in polimerasi virali”, ha detto Götte, aggiungendo che il suo prossimo passo sarà quello di utilizzare gli strumenti del suo laboratorio per valutare altri promettenti antivirali.

È ottimista sul fatto che la quantità senza precedenti di ricerche in corso in tutto il mondo e l’alto livello di cooperazione tra i ricercatori porterà alla scoperta di uno o più trattamenti efficaci per COVID-19 .

“Siamo disperati, ma dobbiamo ancora mantenere un livello elevato per tutto ciò che abbiamo messo in studi clinici”, ha detto.

Remdesivir è uno dei numerosi farmaci in fase di accelerazione negli studi condotti dall’Organizzazione mondiale della sanità, che confronta i potenziali trattamenti in pazienti COVID-19 ospedalizzati in una dozzina di paesi, tra cui il Canada.

Götte ha affermato che possiamo aspettarci risultati da importanti studi clinici già ad aprile o maggio.

Götte ha affermato che è deludente che gli antivirali scoperti al momento dell’epidemia di sindrome respiratoria acuta grave (SARS) del 2003 – che avrebbe potuto essere efficace anche contro COVID-19 – non siano mai stati tradotti in trattamenti ampiamente disponibili, in gran parte a causa dell’enorme costo che comporta nello sviluppo di nuovi farmaci.

“Questa volta è ovvio che dobbiamo tagliare il traguardo”, ha detto.

“Dieci miliardi di dollari, sembra molto, una quantità enorme”, ha detto Götte.

“Ma nel contesto di questa pandemia e dei costi associati a questa pandemia, non è niente.”


Il romanzo coronavirus 2019 (2019-nCoV), ufficialmente chiamato sindrome respiratoria acuta grave coronavirus 2 (SARS-CoV-2), è un coronavirus infettivo umano appena emerso. 

Da dicembre 2019, si è diffuso rapidamente in Cina in un breve periodo di tempo.

A partire dal 17 marzo 2020, ci sono stati 81116 casi confermati e 3231 decessi. È scoppiato anche in altri paesi, come Corea, Giappone, Italia, Singapore e Iran, con un totale di 85296 casi confermati.

A causa del fatto che si tratta di un virus appena emerso, i ricercatori hanno intrapreso azioni rapide per isolare il virus ed eseguire il sequenziamento genico, rendendo possibile l’identificazione dei trattamenti. 

Tuttavia, ci vuole tempo per sviluppare nuovi farmaci e vaccini, nonché per esplorare la bioterapica, quindi è improbabile che venga applicato a pazienti con necessità urgenti.

Pertanto, “la droga convenzionale nel nuovo uso” diventa una soluzione praticabile. 

La SARS-CoV-2 è omologa all’80% con il coronavirus associato alla sindrome respiratoria acuta (SARS-CoV), anch’esso scoppiato in Cina nel 2002, e alcuni enzimi sono addirittura più del 90% omologhi [1].

Di conseguenza, ci aspettiamo di trovare farmaci per il trattamento di COVID-19 dall’esperienza di SARS-CoV e sindrome respiratoria del Medio Oriente (MERS-CoV). 

Alcuni farmaci, come ribavirina, interferone, lopinavir e corticosteroidi, sono stati utilizzati in pazienti con SARS o MERS [2], nell’ambito della gamma di “farmaci convenzionali di nuovo uso”.

Attraverso il trattamento clinico del COVID-19, è stato riscontrato che gli inibitori della neuraminidasi (oseltamivir, peramivir, zanamivir), ganciclovir, aciclovir, ribavirina sono inefficaci e non raccomandati per l’applicazione clinica [3].

Quando ci siamo concentrati sui farmaci antivirali ad ampio spettro, abbiamo scoperto che un farmaco non elencato, remdesivir, ha dimostrato forza negli studi relativi all’infezione da virus MERS-CoV ed Ebola.

Negli Stati Uniti, il primo paziente con COVID-19 ha mostrato un miglioramento significativo dei sintomi clinici entro 24 ore dal trattamento con remdesivir.

Questo caso ha convinto il pubblico che remdesivir potrebbe diventare un nuovo “farmaco specifico” per COVID-19. Questo articolo parte dalla struttura, immunogenicità e patogenesi dell’infezione del SARS-CoV-2, quindi analizza la fattibilità di condurre studi e mettere in uso clinico COVID-19 dalle caratteristiche farmacologiche e dai casi di successo di remdesivir.

Struttura e immunogenicità di SARS-CoV-2

SARS-CoV-2 è un virus RNA avvolto, singolo e positivo a filamento. Le particelle virali sono di forma rotonda o ovale, con un diametro di circa 60–140 nm. Sulla base dell’analisi della sequenza, mostra che il nuovo coronavirus appartiene al Beta coronavirus Lineage β, Sarbecovirus, in cui sono inclusi SARS-CoV e MERS-CoV. 

Tuttavia, forma un nuovo clade diverso da SARS-CoV e MERS-CoV e diventa il settimo membro della famiglia dei coronavirus a infettare gli esseri umani [ 4 ].

SARS-CoV-2 mostra la tipica organizzazione beta coronavirus: 5 ‘regione non tradotta (UTR), regione di codifica degli enzimi di replica, gene S, gene E, gene M, gene N, 3’ UTR e diversi frame di lettura aperti non strutturali non identificati (Fig 1) [4].

La regione di codifica degli enzimi di replicazione esprime principalmente e codifica due grandi geni: ORF1a e ORF1b, che codificano per 16 proteine ​​non strutturali (nsp1 ~ nsp16) che sono altamente conservate in tutto il coronavirus.

Il gene S, il gene M, il gene E e il gene N codificano rispettivamente quattro proteine ​​strutturali principali: proteine ​​spike (S), membrana (M), inviluppo (E) e nucleocapside (N).

La proteina S è il sito di legame del recettore, che si trova sulla superficie virale; La proteina M modella i virioni, favorisce la curvatura della membrana ed è responsabile del trasporto di nutrienti attraverso le membrane cellulari; la proteina E svolge un ruolo nell’assemblaggio e nel rilascio del virus ed è coinvolta nella patogenesi virale; la proteina N può legare il genoma dell’RNA del virus e mantenerne la stabilità [5].

Tra questi, la proteina S svolge un ruolo chiave nel riconoscimento e nel legame del virus ai recettori della superficie cellulare ospite e nella mediazione della fusione dell’inviluppo del virus e della membrana cellulare [6].

Attraverso l’analisi dell’intera sequenza genomica di SARS-CoV-2, condivide il 40% di somiglianza di sequenza con MERS-CoV e l’80% di somiglianza di sequenza con SARS-CoV, indicando che SARS-CoV-2 è più compatibile con SARS-CoV [ 7].

Inoltre, eseguendo simulazioni strutturali sistematiche e scansioni di immunogenicità delle proteine ​​S di tutti i coronavirus, nonché calcolando la distanza immunogena tra SARS-CoV-2 e altri sottotipi di coronavirus, si può concludere che l’immunogenicità della proteina S della SARS -CoV-2 è più vicino a quello di SARS-CoV [8].

È noto che SARS-CoV entra nelle cellule bersaglio legando la proteina S al recettore ACE2 sulla superficie cellulare, che viene attivato dalla proteasi serinica cellulare TMPRSS2 [9]. In considerazione della somiglianza degli amminoacidi al 76% tra SARS-CoV-2 e SARS-CoV [10], possiamo ipotizzare che il nuovo coronavirus possa avere una funzione simile a SARS-CoV, che è stato preliminarmente dimostrato nei metodi di previsione bioinformatica come nonché test in vitro [9].

Fig. 1
Fig. 1.  Il diagramma RNA di SARS-CoV-2
La struttura della proteina spike viene scaricata da RCSB PBD ( http://www.rcsb.org/pdb/home/home.do , accessibile il 25 febbraio); Il modello che il dominio di legame del recettore della proteina S (RBD) si lega all’ACE2 viene scaricato dal National Microbiology Data Center ( http://nmdc.cn/?from=groupmessage&isappinstalled=0#/ , accessibile il 25 febbraio).

Precedenti studi hanno dimostrato che 4 dei 5 aminoacidi chiave della proteina S sulla superficie di SARS-CoV-2 che si lega al recettore dell’enzima 2 (ACE2) che converte l’angiotensina sulle cellule bersaglio sono cambiati.

Si sospettava che potesse influenzare l’affinità della proteina S con il recettore ACE2 e, a sua volta, influenzare la diffusione del virus tra il pubblico [10]. Tuttavia, attraverso metodi di calcolo della simulazione della struttura molecolare, l’interazione tra la proteina S di SARS-CoV e il recettore ACE2 si è perfettamente mantenuta in modo olistico [11].

Allo stato attuale, è stato dimostrato che l’affinità di legame tra il dominio extracellulare della proteina S dei recettori SARS-CoV-2 e ACE2 è circa 10-20 volte superiore a quella del SARS-CoV, che può facilitare da uomo a uomo trasmissione di SARS-CoV-2 [12].

I meccanismi patogeni di COVID-19

COVID-19 è una sindrome respiratoria causata dall’infezione SARS-CoV-2. In generale, COVID-19 è una malattia acuta risolta e i sintomi più comuni all’inizio sono febbre, tosse secca e affaticamento, in parte con nausea, diarrea o altri sintomi gastrointestinali. Rispetto alla SARS e alla MERS, COVID-19 presenta sintomi clinici più lievi e una fatalità inferiore [13,14], ma può anche essere fatale. I pazienti gravi possono sviluppare lesioni alveolari diffuse, insufficienza respiratoria progressiva e sindrome da distress respiratorio acuto (ARDS) e così via.

Simile a SARS-CoV, il dominio di legame del recettore (RBD) della proteina S sulla superficie di SARS-CoV-2 si lega al recettore ACE2 sulla superficie cellulare per facilitare l’ingresso del virus nella cellula ospite; quindi il virus espone il suo RNA, traduce la sua RNA replicasi e forma un complesso di RNA replicasi-trascrittasi. Attraverso la trascrizione e la replicazione, il complesso forma filamenti negativi di RNA che verranno tradotti in seguito per le proteine ​​strutturali del virus.

Quindi le proteine ​​strutturali e l’RNA nel citoplasma si riuniscono in nuove particelle virali, che vengono rilasciate dalle cellule infette dall’esocitosi per infettare altre cellule (Fig. 2). Ogni cellula infetta produce migliaia di nuove particelle virali che si diffondono ai bronchi, alla fine raggiungono gli alveoli e gli organi extrapolmonari, causando polmonite e infezioni organiche mirate.

Tuttavia, il recettore ACE2 non è espresso solo negli organi respiratori. È stato riferito che, usando il metodo RNA-seq per esprimere i recettori ACE2 nei tessuti umani, il numero di recettori ACE2 espressi nel tratto gastrointestinale (alto nell’esofago, nell’intestino tenue e nel colon, ma a basso contenuto di stomaco), reni, e i testicoli sono quasi 100 volte superiori a quelli del polmone [15], suggerendo che questi tessuti possono anche essere gli organi bersaglio dell’invasione SARS-CoV-2.

Potrebbe spiegare perché alcuni pazienti con COVID-19 hanno sviluppato clinicamente altre lesioni al sistema oltre a lesioni al sistema respiratorio. Inoltre, è stato scoperto che il rilevamento di acido nucleico SARS-CoV-2 è positivo nelle feci di alcuni pazienti, indicando che potrebbe esserci un virus vivo nelle feci e che il sistema digestivo potrebbe essere una via potenziale per COVID-19 [16 ].

Fig.2
Fig. 2.  Processo di invasione di SARS-CoV-2 e funzionamento di remdesivir
1  SARS-CoV-2 entra nelle cellule bersaglio legando la proteina S al recettore ACE2 sulla superficie cellulare; 2  Remdeivir, gli analoghi nucleotidici, agiscono come inibitori RdRp, possono fornire uno schema per bloccare la replicazione dell’RNA; 3 Una volta aggiunto remdesivir nella catena in crescita (posizione i), non è possibile arrestare immediatamente. Al contrario, continuerà ad estendere altri tre nucleotidi verso il basso per fermare il filo in posizione (i + 3); 4  Remdesivir trifosfato non può essere rimosso da nsp14-ExoN.

Nel COVID-19, oltre ai danni diretti causati dal virus, anche le lesioni immunitarie indirette causate dai tessuti feriti destano grande preoccupazione, che può essere correlata alla gravità e alla mortalità della malattia.

Precedenti studi hanno dimostrato che l’infiammazione polmonare e un esteso danno polmonare nei pazienti con SARS sono associati ad un aumento delle citochine proinfiammatorie (come IL-1β, IL-6, IL-12, IFN-γ, IP-10 e MCP-1 ) nel siero [17].

Ed è stato riportato che l’infezione da MERS-CoV ha indotto elevate concentrazioni di citochine proinfiammatorie (come IFN-γ, TNF-α, IL-15 e IL-17) nel siero [18]. Notiamo che i pazienti con COVID-19 hanno anche alti livelli di IL-1β, IFN-γ, IP-10 e MCP-1 nel loro siero, portando all’attivazione delle risposte delle cellule Th1.

Inoltre, le concentrazioni di GCSF, IP-10, MCP-1, MIP-1A e TNF-α nei pazienti in terapia intensiva erano più elevate di quelle nei pazienti non in terapia intensiva, indicando che i temporali delle citochine erano associati alla gravità della malattia. Oltre a ciò, l’infezione da SARS-CoV-2 attiva anche la secrezione di citochine (come IL-4 e IL-10) nelle risposte delle cellule Th2 che sopprimono l’infiammazione, che è diversa dall’infezione da SARS-CoV [17]. Sono necessarie ulteriori ricerche per studiare le risposte di Th1 e Th2 nell’infezione SARS-CoV-2 per chiarire la patogenesi di COVID-19.

Attualmente, la patogenesi di COVID-19 non è chiara. La prima autopsia patologica di un paziente con COVID-19 ha dimostrato che i polmoni delle recensioni dei pazienti diffondono lesioni alveolari e formazione di membrane ialine polmonari, coerenti con l’ARDS. Le manifestazioni patologiche globali dei polmoni erano simili alla SARS e alla MERS.

La citometria a flusso indicava che il numero di linfociti  T CD4 + e CD8 +  nel sangue periferico era notevolmente ridotto, ma il loro stato era iperattivato. Oltre a questo, i linfociti CCR4 +  e CCR6 +  Th17 con effetti altamente proinfiammatori sono aumentati nei linfociti  T CD4 + ;  I linfociti T CD8 + presentavano un’alta concentrazione di granuli citotossici, di cui il 31,6% era positivo alla perforina, il 64,2% era positivo alla lisina particellare e il 30,5% era sia lisina particellare che positivo alla perforina. Si manifesta che la grave lesione immunitaria in questo paziente può essere strettamente legata alla iperattivazione dei linfociti T caratterizzati dall’aumento dei linfociti Th17 e dall’elevata citotossicità del CD8 + Linfociti T [19].

Presumiamo che l’incapacità di sviluppare una risposta immunitaria adattiva completa a COVID-19 potrebbe essere dovuta a: La progressione della polmonite è stata troppo rapida per consentire l’instaurazione di risposte immunitarie adattive.

Allo stesso modo, la conta dei linfociti  T CD4 + e CD8 + periferici  era sostanzialmente ridotta, portando a difese immunitarie insufficienti. Inoltre, i linfociti T periferici sono in uno stato di iperattivazione, manifestati dall’aumento del Th17 e dall’elevata citotossicità dei  linfociti T CD8 + , che rappresentano un certo grado di danno immunitario nei pazienti.

Questa sovraattivazione non solo non è riuscita a stabilire una risposta immunitaria, ma ha anche causato lesioni ai tessuti, manifestate principalmente come gravi lesioni ai polmoni e alcuni pazienti sono deceduti per insufficienza multipla di organi. Questa situazione accelera ulteriormente il deterioramento e accorcia il decorso della malattia, ostacolando l’istituzione di una risposta immunitaria completamente adattativa.

Le lesioni immunopatologiche causate dall’attivazione eccessiva ci forniscono anche un’idea per il trattamento di COVID-19, ad esempio, possiamo probabilmente applicare l’inibitore di IL-17 (secukinwmab) diretto contro l’attivazione delle cellule Th17, ma ha ancora bisogno di ulteriori esplorazioni. Inoltre, i vaccini sono anche una delle soluzioni per compensare la mancanza di risposta immunitaria adattativa.

L’ultimo studio afferma che i cambiamenti dell’acido nucleico virale nei pazienti con COVID-19 sono simili a quelli dei pazienti con influenza, ma diversi da quelli con SARS. La carica virale può essere rilevata non solo nei pazienti sintomatici ma anche nei pazienti asintomatici, evidenziando il potenziale di trasmissione del virus nei pazienti asintomatici o lievemente sintomatici. Questi risultati sono coerenti con i rapporti che dimostrano che la trasmissione del virus potrebbe essersi verificata all’inizio dei processi infettivi, dimostrando che il rilevamento e l’isolamento del caso potrebbero richiedere una strategia diversa da quella richiesta per controllare il SARS-CoV [20].

Struttura, farmacocinetica e RCT di remdesivir

Remdesivir (GS-5734) è un farmaco analogo nucleosidico (Fig. 3B) con ampia attività antivirale e trattamento efficace delle infezioni letali da virus Ebola e Nipah nei primati non umani [21].

Come inibitore dell’RNA-polimerasi RNA-dipendente (RdRp), può inibire la replicazione di più coronavirus nelle cellule epiteliali respiratorie. Un recente studio ha riportato che remdesivir compete con l’ATP naturale controparte.

Una volta aggiunto remdesivir nella catena in crescita (posizione i), non può causare un arresto immediato. Al contrario, continuerà a estendere altri tre nucleotidi verso il basso per fermare il filo in posizione (i + 3) (Fig. 2) [22].

Fig. 3
Fig. 3.  Struttura di remdesivir e dei suoi precursori e metaboliti
La struttura originale del farmaco deriva da DRUGBANK ( https://www.drugbank.ca , accessibile il 25 febbraio).

Nel modello SARS di topo Ces1c (- / -), la sperimentazione di trattamento preventivo di remdesivir ha ottenuto risultati soddisfacenti. Somministrando 1 giorno dopo l’insorgenza della malattia, i titoli del virus polmonare sono diminuiti in modo significativo, con miglioramenti della funzionalità polmonare.

Somministrando 2 giorni dopo l’insorgenza, il titolo del virus polmonare può essere ovviamente ridotto, ma il tasso di sopravvivenza dei topi è ancora relativamente basso. Questo studio implica che quando le lesioni polmonari raggiungono il massimo, semplicemente riducendo il titolo del virus non è più possibile sopprimere le forti risposte immunitarie nei topi, dimostrando anche che la somministrazione prima del picco di replicazione del virus può migliorare significativamente i sintomi dei topi infetti [23].

In un modello di scimmia rhesus infetto da MERS-CoV, il trattamento con remdesivir 24 ore prima dell’infezione può prevenire completamente i sintomi causati da MERS-CoV, inibire fortemente le repliche virali nel tratto respiratorio e prevenire la formazione di lesioni polmonari. La somministrazione di remdesivir 12 ore dopo l’infezione fornisce chiari benefici clinici, riducendo i sintomi clinici, la replicazione del virus polmonare e le lesioni polmonari [24].

Esperimenti di farmacocinetica nelle scimmie cynomolgus hanno mostrato che l’effetto di primo passaggio di remdesivir orale ha determinato una bassa biodisponibilità del farmaco. L’iniezione intramuscolare di 3 mg / kg ha avuto un tasso di sopravvivenza del 50% rispetto al gruppo di controllo.

Somministrando per via endovenosa alla dose di 10 mg / kg, remdesivir si è rapidamente decomposto nel farmaco originale (nucleoside fosfato) nelle scimmie Rhesus. Entro 2 ore, remdesivir si distribuì rapidamente nelle cellule mononucleate del sangue periferico (PBMC), e poco dopo si attivò sul trifosfato nucleosidico per raggiungere un picco, con un tasso di sopravvivenza del 100% [25].

Per quanto riguarda gli studi di farmacocinetica in vivo, dopo l’infusione endovenosa della formulazione della soluzione di remdesivir alla singola dose di 2-325 mg per 2 ore, ha mostrato una farmacocinetica dose-lineare.

L’infusione endovenosa di 150 mg di una soluzione di remdesivir ripetuta 1 ora al giorno ha mostrato una farmacocinetica lineare per un periodo di 14 giorni. Dopo aver iniettato per via endovenosa 75 e 150 mg di formulazioni di soluzione di remdesivir per 2 ore, il profilo farmacocinetico era simile a quello di una formulazione liofilizzata. L’infusione endovenosa di 75 mg di farmaco nell’arco di 30 minuti fornisce livelli simili di esposizione del farmaco genitore alla stessa dose nell’arco di 2 ore (Tabella 1).

Dopo l’infusione endovenosa, remdesivir entrerà nel metabolismo cellulare per formare GS-443902 attivo (Fig. 3C), ma le frequenze di esposizione PBMC di GS-443902 sono più elevate di quelle dell’infusione endovenosa di remdesivir 150 mg entro 2 ore. Gli studi condotti su PBMC mostrano che l’emivita di GS-443902 è superiore a 35 h [26].

Nel caso della somministrazione quotidiana, il principio attivo del farmaco GS-443902 si accumulerà in vivo. Di conseguenza, negli studi clinici su larga scala, dopo la somministrazione della prima dose di 200 mg, la dose successiva viene adattata a 100 mg per garantire la corretta concentrazione ematica in vivo [27].

Tabella 1. Concentrazioni di farmaci nel plasma e concentrazione di sostanze farmacologicamente attive nel PBMC in persone sane.

75 mg150 mg
Tempo (min)30120120
Droga nel plasma (μM)0.090.130.23
GS-443902 in PBMC (μM)0.0310.0140.023

Le infusioni endovenose in precedenti studi clinici di fase I hanno una buona sicurezza e proprietà farmacocinetiche. Inoltre, negli esperimenti di arrampicata non sono state osservate citotossicità, tossicità epatorenale o reazioni avverse gravi correlate alla misurazione. I soggetti sono stati tolleranti negli studi che hanno ripetuto 150 mg per via endovenosa ogni giorno per 7-14 giorni. Remdesivir non ha mostrato lesioni renali in uno studio a dosi multiple [26].

Sono stati condotti studi clinici di fase II su pazienti con infezione da virus Ebola. Negli studi clinici con farmaci anti-Ebola, il tasso di mortalità nei pazienti nel gruppo sperimentale che utilizzava remdesivir era del 53% e l’efficacia era significativamente peggiore di quella dei due anticorpi monoclonali MAb114 (tasso di mortalità 35%) e REGN-EB3 (mortalità tasso del 33%) [27].

Il tasso di mortalità del 53% non era significativamente diverso dal tasso medio di mortalità del 50% dell’infezione da virus Ebola e, di conseguenza, gli studi clinici di fase II sono stati interrotti. Tuttavia, considerando l’elevata letalità dell’Ebola e gli anticorpi monoclonali con effetti terapeutici più evidenti, quando ci sono solo 175 pazienti a cui è stato iniettato remdesivir, non possiamo assumere remdesivir senza alcun risultato.

Le dimensioni ridotte del campione non sono sufficienti per negare l’effetto di remdesivir. Inoltre, i recettori del virus Ebola sono ampiamente distribuiti in vivo, non solo al tratto respiratorio, ma anche al tratto digestivo, al tratto urinario e al sistema sanguigno, ecc., Causando febbre emorragica mortale; inoltre, il virus Ebola persiste a lungo negli occhi e nel sistema nervoso centrale [28].

Una volta che remdesivir entrerà nel corpo, sarà rapidamente distribuito al testicolo, all’epididimo, agli occhi e al cervello, ma relativamente meno negli occhi e nel cervello [29]. Tutti questi indicano che l’ampia gamma di diffusione del virus Ebola nei tessuti ad alta letalità rende inefficace il controllo di remdesivir Ebola. Il Wuhan Virus Research Institute ha condotto esperimenti in vitro su COVID-19 di remdesivir e ha scoperto che remdesivir era l’agente antivirale ad azione più rapida e potente.

Nella coltura primaria di cellule epiteliali delle vie aeree umane in vitro, IC 50 di SARS-CoV  = 0,069 μM,  IC 50 di MERS-CoV = 0,074 μM e l’effetto dose-dipendente sull’inibizione del virus [2], che è speculativamente correlato al fatto che remdesivir trifosfato non può essere rimosso da nsp14-ExoN [30].

È stato ipotizzato che la perdita di funzione dell’esonucleasi possa essere coinvolta con i tre nucleotidi aggiuntivi aggiunti dopo l’incorporazione di remdesivir nel filamento esteso [22].

Modelli in vitro e animali, remdesivir ha dimostrato attività nei confronti di SARS e MERS che appartengono anche a coronavirus e teoricamente fornisce supporto per la sua efficacia nel trattamento di COVID-19.

Casi di successo di remdesivir nel trattamento di COVID-19

Attualmente, ci sono stati casi di successo di remdesivir nel trattamento di COVID-19. Il New England Journal of Medicine ha  riportato l’intero corso di riabilitazione del primo paziente con COVID-19 negli Stati Uniti.

Una volta il paziente ha visitato Wuhan ma non è stato né esposto direttamente al mercato dei frutti di mare di Wuhan né ha avuto un contatto diretto con i pazienti diagnosticati. Ritornò a Washington il 15 gennaio 2020. Il 19 gennaio, a causa della tosse e della febbre per quattro giorni, andò in ospedale per cure di emergenza e gli fu quindi diagnosticato il COVID-19.

Le sue condizioni erano stabili dal secondo al quinto giorno di ammissione (dal sesto al nono giorno di inizio). La sera del quinto giorno di ammissione, la saturazione di ossigeno nel sangue è diminuita al 90%. La condizione ha continuato a peggiorare e le radiografie del torace il sesto giorno di ammissione (decimo giorno di insorgenza) hanno mostrato le caratteristiche tipiche di COVID-19.

In vista del continuo aggravamento dei sintomi clinici del paziente, i medici hanno somministrato un farmaco noleggiato (uso compassionevole) a remdesivir la sera del sesto giorno di ricovero e hanno iniziato a somministrare per via endovenosa al paziente la sera del settimo giorno di ammissione (undicesimo giorno di insorgenza), senza reazioni avverse. La vancomicina è stata interrotta quella notte e il cefepime è stato sospeso il giorno seguente.

L’ottavo giorno di ricovero (il dodicesimo giorno di insorgenza), i sintomi clinici del paziente sono stati migliorati e la saturazione di ossigeno è aumentata al 94%. Sebbene il paziente fosse ancora ricoverato in ospedale al 30 gennaio 2020, tutti i sintomi erano stati risolti tranne la tosse e il naso che correva occasionalmente [31].

Vale la pena notare che dai dati nell’articolo, si può scoprire che la carica virale dei pazienti è diminuita prima dell’iniezione di remdesivir (Tabella 2), che non è descritta in dettaglio nel rapporto originale.

È noto che l’infezione virale è auto-limitante e il paziente è un caso infettivo da lieve a moderato con una febbre controllata nel tempo, quindi è possibile che il suo recupero sia correlato al ruolo dei meccanismi di autodifesa e al trattamento di supporto .

Non si può dedurre che il miglioramento delle condizioni dei pazienti dopo l’assunzione del farmaco sia sicuramente collegato a remdesivir. Vale la pena di esaminare ulteriormente se esiste un legame tra il miglioramento dei sintomi e il farmaco.

Tabella 2. Carica virale nel primo corso di riabilitazione negli Stati Uniti.

Inizio 4 ° giornoInizio 7 ° giornoInizio 11 ° giorno
Tampone nasofaringeoCt a , 18-20Ct,23-24Ct,33-34
Tampone orofaringeoCt,21-22Ct,32-33Ct,36-40

a- Ct più alto significa carica virale più bassa.

I sintomi clinici, in particolare i sintomi respiratori, sono stati significativamente migliorati entro 24 ore, portando speranza nel trattamento di pazienti con COVID-19 grave.

Per COVID-19 non sono disponibili farmaci specifici, si prevede che remdesivir sia un “farmaco specifico”.

Tuttavia, per le malattie infettive acute, il punto chiave è ridurre il numero di copie virali nel corpo. Inoltre, l’efficacia del farmaco deve essere focalizzata sui dati di farmacocinetica e cinetica di COVID-19 negli studi clinici di fase III in corso.

Fattibilità di studi su remdesivir su COVID-19

Lo scoppio della SARS-CoV-2 a Wuhan ha costituito una minaccia epidemica in Cina. L’Organizzazione mondiale della sanità ha annunciato un’emergenza di sanità pubblica di interesse internazionale il 30 gennaio 2020.

Durante l’epidemia, il numero di casi confermati in Cina ha mostrato una crescita esponenziale. La gente e il governo del paese hanno fatto del loro meglio per combattere l’epidemia con un crescente umore di combattimento.

L’entusiasmo della nazione per combattere l’epidemia fornisce alle prove su COVID-19 un ambiente favorevole. Allo stesso tempo, l’articolo 23 della nuova legge cinese sull’amministrazione della droga, entrata in vigore il 1 ° dicembre 2019, ha consentito a “Uso compassionevole” di svilupparsi in modo adattivo in Cina.

Due studi clinici su remdesivir hanno superato la revisione etica più rigorosa dei 74 progetti. Il 5 febbraio 2020 è stato lanciato ufficialmente il processo con farmaci sperimentali forniti gratuitamente da Gilead Sciences in Cina dal professor Chen Wang, un accademico dell’Accademia Cinese di Ingegneria, un esperto respiratorio di fama internazionale che ha suggerito con successo il governo cinese nella costruzione di ospedali “Fang Cang” per curare più di 10 mila pazienti COVID-19 lievi o prepatenti [32].

A causa del gran numero di casi confermati di COVID-19 in Cina senza farmaci efficaci, è facile raccogliere campioni clinici per prove teoricamente. Tuttavia, il rigore dei campioni inclusi ha ostacolato il reclutamento. Poiché il pubblico attribuisce maggiore attenzione alla prevenzione e al trattamento, un minor numero di pazienti soddisfa severi criteri di inclusione, determinando un lento processo di reclutamento.

Un altro motivo è che negli studi clinici ci sono molti farmaci che accelerano l’abbandono dei pazienti. Tuttavia, è stato riportato che sono stati reclutati pazienti più gravi, il che fornisce condizioni favorevoli per la sperimentazione del gruppo grave e, di conseguenza, almeno può essere rapidamente applicato al trattamento clinico dei pazienti gravi nel prossimo futuro .

La necessità di un trattamento con COVID-19 è urgente, quindi se i risultati degli studi clinici dimostrano che ha il potenziale per beneficiare del trattamento, secondo “Compassionate Use” della Cina, remdesivir sarà utilizzato più immediatamente nei pazienti con malattie gravi.

Nel frattempo, l’apertura di canali verdi in circostanze speciali per accelerare il processo di revisione e approvazione del centro di approvazione dei farmaci aiuterà senza dubbio a salvare la vita dei pazienti critici e a promuovere lo sviluppo di “farmaci specifici”.

In assenza di risultati di studi clinici, è ancora difficile mettere remdesivir in uso clinico su larga scala [33].

Con il supporto politico, il rapido sviluppo di studi clinici su remdesivir è indispensabile.

Un farmaco, GS-441524 (composto A, Fig. 3A) per il trattamento della peritonite infettiva felina (FIP) causata dall’infezione da coronavirus nei gatti, è stato testato nei gatti. La sua sicurezza ed efficacia nel trattamento della FIP sono state dimostrate [34], con l’approvazione della FDA.

Dalla struttura si può vedere che remdesivir è fosforilato da GS-441524, con RdRp bersaglio identico (Fig. 2). È interessante notare che sebbene il coronavirus si riproduca per oltre 20 generazioni nel GS-441524 produce resistenza, il virus resistente è ancora sensibile alle alte concentrazioni di remdesivir e l’idoneità del virus resistente si è ridotta allo stesso livello del MERS-CoV wild-type [ 35], che evita che i coronavirus mutanti resistenti producano supervirus resistenti.

All’inizio dello sviluppo di remdesivir, Gilead Science ha selezionato un gran numero di nucleosidi o dei loro profarmaci per condurre esperimenti di inibizione della crescita in vitro su cellule endoteliali microvascolari umane infette da Ebola in laboratorio e ha scoperto che il composto A ha mostrato attività inibitoria (EC 50  = 0,78 μM) e il composto A era GS-441524.

Successivamente, sulla base del Composto A, dopo aver esaminato l’attività e la tossicità dei composti che circondano il Composto A, modificando il profarmaco e ottimizzando gli aminoacidi e i gruppi acilici, la scimmia cynomolgus esegue un test di farmacocinetica per selezionare una struttura come GS-5734 ( Fig. 3B) [25].

Sebbene nella fase II non sia stato efficace quanto i farmaci competitivi e gli studi clinici sono stati chiusi, remdesivir ha mostrato una buona sicurezza e farmacocinetica in entrambi gli studi clinici di fase I e II.

COVID-19 ha nuovamente portato remdesivir allo stadio degli studi clinici. Vale la pena aspettarsi se i risultati della sperimentazione clinica di fase III torneranno sul palco.

Gli studi clinici di fase II hanno dimostrato la tolleranza umana a remdesivir.

Dei 175 pazienti nello studio clinico di fase II che hanno somministrato remdesivir, 9 sono stati segnalati per avere reazioni avverse gravi, 8 dei quali non sono stati considerati correlati ai farmaci e 1 con ipotensione grave è stato ritenuto correlato ai farmaci, ma ancora non confermato [ 27].

Il GS-441524, un farmaco usato per trattare la FIP, ha mostrato un alto grado di sicurezza anche negli studi sui felini. Le reazioni al sito di iniezione focale hanno mostrato solo dolore immediato con vocalizzazione, ringhio occasionale e cambiamenti posturali della durata di 30-60 secondi.

Queste reazioni iniziali sono state alleviate dopo che i proprietari sono diventati più abili nel gestire l’iniezione. Ad eccezione di un gatto con un leggero aumento di azoto ureico e SDMA del terzo ciclo di trattamento, non sono stati osservati altri sintomi di avvelenamento sistemico [34].

Ricerche pertinenti hanno indicato che attraverso un gran numero di analisi di sintesi e struttura-attività, la tossicità è stata notevolmente ridotta dopo che GS-411524 è stato sintetizzato in GS-5734 (remdesivir) [36]. La sicurezza di remdesivir nell’uomo è ulteriormente ipotizzata.

I coronavirus devono replicare gli acidi nucleici per generare nuovo virus di progenie dopo essere entrati nelle cellule umane. SARS-CoV-2 è noto per essere un virus a RNA a singolo filamento, quindi RdRp deve essere usato per replicare gli acidi nucleici. Remdesivir, un analogo nucleotidico, agisce come inibitore RdRp, può fornire uno schema per bloccare la replicazione dell’RNA.

Studi correlati hanno scoperto che svolge un ruolo nella fase finale dell’ingresso nella cellula, il che è coerente con la modalità d’azione prevista. Il Wuhan Virus Research Institute ha effettuato un test di inibizione in vitro e ha scoperto che remdesivir può bloccare l’infezione da virus a bassissima concentrazione micromolare di cellule Vero E6 infettate da virus e la selettività cellulare è elevata (EC 50  = 0,77 μM, CC 50  > 100 μM, SI> 129,87) [2].

In un esperimento di infezione anti-Ebola su scimmie cynomolgus, iniezione endovenosa di 10 mg / kg di remdesivir, il farmaco può esistere nel sangue per lungo tempo e può inibire il virus Ebola con una percentuale di 100 [25].

La ricerca del Wuhan Virus Research Institute che ha applicato remdesivir alle cellule Vero E6 con un EC 90  = 1.76 μΜ, inferiore a quello del modello scimmia, attinge a una speculazione sul fatto che potrebbe anche svolgere un ruolo nelle scimmie infette da SARS-CoV-2.

Sulla base dell’efficacia delle ricerche precedenti, sebbene esistano molte incognite e limiti di remdesivir, gli studi clinici di fase III su SARS-CoV-2 non sono solo una lotta contro questa epidemia, ma anche di importanza strategica per riservare farmaci antivirali più efficaci per il futuro.

Conclusione

La riserva strategica per i farmaci antivirali eviterà la difficoltà della medicina non disponibile quando si ripresenta un focolaio. La superiorità politica e situazionale di Remdesivir, nonché i suoi precedenti risultati di ricerca e gli effetti dell’applicazione rendono imperativo lo svolgimento di studi clinici incentrati sulla SARS-CoV-2.

Dato che SARS-CoV-2 è un virus RNA che è facile da mutare, il rapido avvio di studi clinici è senza dubbio la scelta giusta per prevenire la mutazione della resistenza dovuta a farmaci ciechi.

È stato trattato nelle osservazioni di apertura del direttore generale dell’Organizzazione mondiale della sanità (OMS) al briefing dei media su COVID-19 del 20 febbraio 2020 che i due studi clinici su remdesivir di terapie prioritari dal progetto R&S dell’OMS sono attesi risultati preliminari in tre settimane.

Il 24 febbraio, l’OMS ha espresso un voto di fiducia per il farmaco antivirale sperimentale di Gilead Sciences, remdesivir, indicando che remdesivir ha un grande potenziale e potrebbe essere il miglior candidato per il trattamento di COVID-19.

Qualunque sia il progresso delle sperimentazioni cliniche, ci aspettiamo che le sperimentazioni cliniche di remdesivir, un farmaco protagonista, porterebbero scoperte eccezionali al trattamento di COVID-19, o, più promettentemente, altre infezioni virali in futuro.


Fonte:
Università di Alberta

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