HIV: Η θεραπεία γονιδιακής επεξεργασίας που στοχεύει σε δύο στόχους -τον HIV-1, τον ιό που προκαλεί το AIDS, και τον CCR5, τον συνυποδοχέα που βοηθά τον ιό να εισέλθει στα κύτταρα- μπορεί να εξαλείψει αποτελεσματικά τη λοίμωξη από τον ιό HIV, δείχνει νέα έρευνα της Ιατρικής Σχολής Lewis Katz του Πανεπιστημίου Temple και του Ιατρικού Κέντρου του Πανεπιστημίου της Νεμπράσκα (UNMC). Η μελέτη, που δημοσιεύεται online στο περιοδικό Πρακτικά της Εθνικής Ακαδημίας Επιστημών (Proceedings of the National Academy of Sciences) (PNAS), είναι η πρώτη που συνδυάζει μια διπλή στρατηγική γονιδιακής επεξεργασίας με αντιρετροϊκά φάρμακα για τη θεραπεία ζώων από τον HIV-1.
“Η ιδέα να συνδυάσουμε την αποκοπή του DNA του HIV-1 με την αδρανοποίηση του CCR5 με τη χρήση τεχνολογίας γονιδιακής επεξεργασίας βασίζεται σε παρατηρήσεις από αναφερόμενες θεραπείες σε ασθενείς με HIV σε ανθρώπους”, δήλωσε ο Kamel Khalili, Ph.D., καθηγητής Laura H. Carnell και πρόεδρος του Τμήματος Μικροβιολογίας, Ανοσολογίας και Φλεγμονής, διευθυντής του Κέντρου Νευροβιολογίας και Γονιδιακής Επεξεργασίας και διευθυντής του Ολοκληρωμένου Κέντρου ΝευροΑIDS στην Ιατρική Σχολή Lewis Katz. “Στις λίγες περιπτώσεις θεραπείας του HIV σε ανθρώπους, οι ασθενείς υποβλήθηκαν σε μεταμόσχευση μυελού των οστών για λευχαιμία και τα κύτταρα του δότη που χρησιμοποιήθηκαν έφεραν αδρανοποιητικές μεταλλάξεις του CCR5”. Ο Dr. Khalili και ο Howard E. Gendelman, MD, καθηγητής και πρόεδρος του Τμήματος Φαρμακολογίας και Βιωματικής Νευροεπιστήμης στο UNMC, ήταν επικεφαλής ερευνητές στη νέα μελέτη. Οι δύο ερευνητές είναι μακροχρόνιοι συνεργάτες και έχουν συνδυάσει στρατηγικά τις ερευνητικές τους δυνάμεις για την εξεύρεση μιας θεραπείας για τον HIV. “Είμαστε πραγματικοί συνεργάτες και αυτό που πετύχαμε εδώ είναι πραγματικά θεαματικό”, δήλωσε ο Δρ Gendelman. “Η ομάδα του Dr. Khalili δημιούργησε τις βασικές κατασκευές γονιδιακής επεξεργασίας και στη συνέχεια εφαρμόσαμε αυτές τις κατασκευές στο μοντέλο ποντικιών LASER-ART στη Νεμπράσκα, υπολογίζοντας πότε να χορηγήσουμε θεραπεία γονιδιακής επεξεργασίας και πραγματοποιώντας αναλύσεις για να μεγιστοποιήσουμε την αποκοπή του HIV-1, την αδρανοποίηση του CCR5 και την καταστολή της ανάπτυξης του ιού”. Σε προηγούμενες εργασίες, οι Δρ Khalili και Gendelman και οι αντίστοιχες ομάδες τους έδειξαν ότι ο HIV μπορεί να επεξεργαστεί από τα γονιδιώματα ζωντανών, εξανθρωπισμένων ποντικιών που έχουν μολυνθεί από τον HIV, οδηγώντας σε θεραπεία σε ορισμένα ζώα. Για την εν λόγω έρευνα, ο Δρ Khalili και ο συν-ερευνητής Rafal Kaminski, Ph.D., Επίκουρος Καθηγητής στο Κέντρο Νευροβιολογίας και Γονιδιακής Επεξεργασίας στην Ιατρική Σχολή Katz, συνδύασαν την τεχνογνωσία τους στην τεχνολογία γονιδιακής επεξεργασίας CRISPR για τη στόχευση του HIV-1 με μια θεραπευτική στρατηγική γνωστή ως αντιρετροϊκή θεραπεία μακράς διάρκειας με αργή δραστική απελευθέρωση (LASER), η οποία αναπτύχθηκε από κοινού από τον Δρ Gendelman και τον Benson Edagwa, Ph.D., Επίκουρο Καθηγητή Φαρμακολογίας στο UNMC. Η LASER ART διατηρεί τον πολλαπλασιασμό του HIV σε χαμηλά επίπεδα για μεγάλα χρονικά διαστήματα, μειώνοντας τη συχνότητα χορήγησης της ART.
Παρά το γεγονός ότι ήταν σε θέση να εξαλείψουν τον HIV στα ποντίκια LASER-ART, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι ο HIV θα μπορούσε τελικά να επανεμφανιστεί από τις δεξαμενές των ιστών και να προκαλέσει αναζωπύρωση της λοίμωξης. Αυτό το φαινόμενο είναι παρόμοιο με την αναζωπύρωση της λοίμωξης σε ανθρώπινους ασθενείς που έπαιρναν ART αλλά ξαφνικά σταμάτησαν ή παρουσίασαν διακοπή της θεραπείας. Ο HIV ενσωματώνει το DNA του στο γονιδίωμα των κυττάρων-ξενιστών, μπορεί να παραμείνει αδρανής σε δεξαμενές ιστών για μεγάλα χρονικά διαστήματα, εκτός της εμβέλειας των αντιρετροϊκών φαρμάκων. Κατά συνέπεια, όταν διακόπτεται η ART, ο πολλαπλασιασμός του HIV ανανεώνεται, προκαλώντας το AIDS. Για να αποτρέψουν την αναζωπύρωση της λοίμωξης, ο Δρ Khalili και οι συνεργάτες του ξεκίνησαν να εργάζονται στην τεχνολογία CRISPR επόμενης γενιάς για την εκτομή του HIV, αναπτύσσοντας ένα νέο, διπλό σύστημα με στόχο την οριστική εξάλειψη του HIV από το ζωικό μοντέλο. “Από τις ιστορίες επιτυχίας των ανθρώπινων ασθενών με HIV που υποβλήθηκαν σε μεταμόσχευση μυελού των οστών για λευχαιμία και θεραπεύτηκαν από τον HIV, η υπόθεσή μας ήταν ότι η απώλεια του υποδοχέα του ιού, του CCR5, είναι σημαντική για τη μόνιμη εξάλειψη της λοίμωξης από τον HIV”, εξήγησε. Ανέπτυξαν μια απλή και πιο πρακτική διαδικασία για την αδρανοποίηση του CCR5 που περιλαμβάνει έναν ενδοφλέβιο εμβολιασμό του μορίου γονιδιακής επεξεργασίας CRISPR.
Πειράματα σε εξανθρωπισμένα ποντίκια LASER-ART που διεξήγαγε η ομάδα του Δρ Gendelman έδειξαν ότι οι κατασκευές που αναπτύχθηκαν στο Temple, όταν χορηγήθηκαν μαζί, είχαν ως αποτέλεσμα την καταστολή του ιού, την αποκατάσταση των ανθρώπινων Τ-κυττάρων και την εξάλειψη του αναπαραγόμενου HIV-1 στο 58% των μολυσμένων ζώων. Τα ευρήματα υποστηρίζουν την ιδέα ότι ο CCR5 έχει βασικό ρόλο στη διευκόλυνση της μόλυνσης από τον HIV. Η ομάδα του Temple αναμένει επίσης να δοκιμάσει σύντομα τη διπλή στρατηγική γονιδιακής επεξεργασίας σε πρωτεύοντα θηλαστικά. Για να γίνει αυτό, ο Δρ Khalili θα συνεργαστεί με την Tricia H. Burdo, Ph.D., καθηγήτρια και αντιπρόεδρο στο Τμήμα Μικροβιολογίας, Ανοσολογίας και Φλεγμονής της Ιατρικής Σχολής Katz, γνωστή ειδική στη χρήση μοντέλων πρωτευόντων θηλαστικών μη ανθρώπινων ζώων για τη μελέτη του HIV-1, η οποία ήταν επίσης συν-συγγραφέας της νέας μελέτης. Η δρ Burdo και η ομάδα της ενδιαφέρονται να κατανοήσουν τη συμμετοχή του CCR5 στα μολυσμένα με ΗIV πρωτεύοντα θηλαστικά. Το εργαστήριό της διαδραμάτισε προηγουμένως σημαντικό ρόλο σε έρευνα που κατέδειξε την αποτελεσματικότητα και την ασφάλεια της τεχνολογίας που βασίζεται στην CRISPR για την αφαίρεση του DNA του HIV από κύτταρα πρωτευόντων. Η νέα διπλή στρατηγική γονιδιακής επεξεργασίας CRISPR υπόσχεται εξαιρετικές προοπτικές για τη θεραπεία του HIV στον άνθρωπο. “Πρόκειται για μια απλή και σχετικά ανέξοδη προσέγγιση”, σημείωσε ο Δρ Χαλίλι. “Το είδος της μεταμόσχευσης μυελού των οστών που έχει επιφέρει θεραπείες σε ανθρώπους προορίζεται για ασθενείς που έχουν επίσης λευχαιμία. Απαιτεί πολλαπλούς γύρους ακτινοβολίας και δεν εφαρμόζεται σε περιοχές με περιορισμένους πόρους, όπου η μόλυνση από τον HIV τείνει να είναι πιο συχνή”. “Η θεραπεία του HIV είναι η μεγάλη εικόνα”, πρόσθεσε ο Δρ Gendelman. “Μέσω της συνεχιζόμενης συνεργασίας μας, το Temple και το UNMC έχουν πραγματοποιήσει ουσιαστική έρευνα που θα μπορούσε τελικά να επηρεάσει τις ζωές πολλών ανθρώπων”.
