A validated assay by liquid chromatography-tandem mass spectrometry for the simultaneous quantification of elvitegravir and rilpivirine in HIV positive patients

Because of the large variability in the pharmacokinetics of anti-HIV drugs, therapeutic drug monitoring in patients may contribute to optimize the overall efficacy and safety of antiretroviral therapy. An LC–MS/MS method for the simultaneous assay in plasma of the novel antiretroviral agents rilpivirine (RPV) and elvitegravir (EVG) has been developed to that endeavor. Plasma samples (100 μL) extraction is performed by protein precipitation with acetonitrile, and the supernatant is subsequently diluted 1:1 with 20-mM ammonium acetate/MeOH 50:50. After reverse-phase chromatography, quantification of RPV and EVG, using matrix-matched calibration samples, is performed by electrospray ionization–triple quadrupole mass spectrometry by selected reaction monitoring detection using the positive mode. The stable isotopic-labeled compounds RPV-13C6 and EVG-D6 were used as internal standards. The method was validated according to FDA recommendations, including assessment of extraction yield, matrix effects variability (<6.4%), as well as EVG and RPV short and long-term stability in plasma. Calibration curves were validated over the clinically relevant concentrations ranging from 5 to 2500 ng/ml for RPV and from 50 to 5000 ng/ml for EVG. The method is precise (inter-day CV%: 3–6.3%) and accurate (3.8–7.2%). Plasma samples were found to be stable (<15%) in all considered conditions (RT/48 h, +4°C/48 h, −20°C/3 months and 60°C/1 h). Selected metabolite profiles analysis in patients' samples revealed the presence of EVG glucuronide, that was well separated from parent EVG, allowing to exclude potential interferences through the in-source dissociation of glucuronide to parent drug. This new, rapid and robust LCMS/MS assay for the simultaneous quantification of plasma concentrations of these two major new anti-HIV drugs EVG and RPV offers an efficient analytical tool for clinical pharmacokinetics studies and routine therapeutic drug monitoring service.

Sub-epidemics explain localized high prevalence of reduced susceptibility to Rilpivirine in treatment-naive HIV-1-infected patients: subtype and geographic compartmentalization of baseline resistance mutations

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Predicted residual activity of rilpivirine in HIV-1 infected patients failing therapy including NNRTIs efavirenz or nevirapine

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The Role of Second Generation Antiretroviral Drugs in HIV-1 Subtype B and non-B Variants Harboring Natural Polymorphisms and Drug Resistance Mutations.

Cette thèse traite de la résistance du VIH-1 aux antirétroviraux, en particulier de l'activité antivirale de plusieurs inhibiteurs non nucléosidiques de la transcriptase inverse (INNTI) ainsi que des inhibiteurs de protéase (IP). Nous avons exploré l’émergence et la spécificité des voies de mutations qui confèrent la résistance contre plusieurs nouveaux INNTI (étravirine (ETR) et rilpivirine (RPV)) (chapitres 2 et 3). En outre, le profil de résistance et le potentiel antirétroviral d'un nouvel IP, PL-100, est présenté dans les chapitres 4 et 5. Pour le premier projet, nous avons utilisé des sous-types B et non-B du VIH-1 pour sélectionner des virus résistants à ETR, et ainsi montré que ETR favorise l’émergence des mutations V90I, K101Q, E138K, V179D/E/F, Y181C, V189I, G190E, H221H/Y et M230L, et ce, en 18 semaines. Fait intéressant, E138K a été la première mutation à émerger dans la plupart des cas. Les clones viraux contenant E138K ont montré un faible niveau de résistance phénotypique à ETR (3,8 fois) et une diminution modeste de la capacité de réplication (2 fois) par rapport au virus de type sauvage. Nous avons également examiné les profils de résistance à ETR et RPV dans les virus contenant des mutations de résistance aux INNTI au début de la sélection. Dans le cas du virus de type sauvage et du virus contenant la mutation unique K103N, les premières mutations à apparaître en présence d’ETR ou de RPV ont été E138K ou E138G suivies d’autres mutations de résistance aux INNTI. À l’inverse, dans les mêmes conditions, le virus avec la mutation Y181C a évolué pour produire les mutations V179I/F ou A62V/A, mais pas E138K/G. L'ajout de mutations à la position 138 en présence de Y181C n'augmente pas les niveaux de résistance à ETR ou RPV. Nous avons également observé que la combinaison de Y181C et E138K peut conduire à un virus moins adapté par rapport au virus contenant uniquement Y181C. Sur la base de ces résultats, nous suggérons que les mutations Y181C et E138K peuvent être antagonistes. L’analyse de la résistance au PL-100 des virus de sous-type C et CRF01_AE dans les cellules en culture est décrite dans le chapitre 4. Le PL-100 sélectionne pour des mutations de résistance utilisant deux voies distinctes, l'une avec les mutations V82A et L90M et l'autre avec T80I, suivi de l’addition des mutations M46I/L, I54M, K55R, L76F, P81S et I85V. Une accumulation d'au moins trois mutations dans le rabat protéique et dans le site actif est requise dans chaque cas pour qu’un haut niveau de résistance soit atteint, ce qui démontre que le PL-100 dispose d'une barrière génétique élevée contre le développement de la résistance. Dans le chapitre 5, nous avons évalué le potentiel du PL-100 en tant qu’inhibiteur de protéase de deuxième génération. Les virus résistants au PL-100 émergent en 8-48 semaines alors qu’aucune mutation n’apparaît avec le darunavir (DRV) sur une période de 40 semaines. La modélisation moléculaire montre que la haute barrière génétique du DRV est due à de multiples interactions avec la protéase dont des liaison hydrogènes entre les groupes di-tétrahydrofuranne (THF) et les atomes d'oxygène des acides aminés A28, D29 et D30, tandis que la liaison de PL-100 est principalement basée sur des interactions polaires et hydrophobes délocalisées à travers ses groupes diphényle. Nos données suggèrent que les contacts de liaison hydrogène et le groupe di-THF dans le DRV, ainsi que le caractère hydrophobe du PL-100, contribuent à la liaison à la protéase ainsi qu’à la haute barrière génétique contre la résistance et que la refonte de la structure de PL-100 pour inclure un groupe di-THF pourrait améliorer l’activité antivirale et le profil de résistance.