«В исследовании, подтверждающем концепцию, мы показываем, что наша технология редактирования генов может быть эффективно применена ко многим органам двух небольших моделей животных и вырезать большие фрагменты вирусной ДНК из генома клетки-хозяина», — пояснил ведущий исследователь исследования. Камел Халили, доктор философии, профессор Лауры Х. Карнелл и заведующий кафедрой нейробиологии, директор Центра нейровирологии и директор Комплексного центра нейроСПИД Медицинской школы Льюиса Каца при Университете Темпл (LKSOM).
Современное лечение ВИЧ-инфекции основано на использовании комбинации антиретровирусных препаратов. Хотя антиретровирусная лекарственная терапия может эффективно подавлять репликацию ВИЧ, она не способна устранить ВИЧ-1 из инфицированных клеток.
Более того, когда антиретровирусная терапия прерывается, репликация ВИЧ восстанавливается, что подвергает пациентов риску развития синдрома приобретенного иммунодефицита или СПИДа. Такие скрытые инфекции развиваются из-за того, что ДНК ВИЧ способна сохраняться в геномах CD4 + Т-клеток памяти и, возможно, в других клеточных резервуарах, где вирус остается молчаливым и на него не влияет текущая терапия.В более ранних исследованиях д-р Халили и его коллеги смогли показать, что их новая система редактирования генов, основанная на технологии CRISPR / Cas9, обладает исключительной способностью устранять ВИЧ-1 из инфицированных клеток in vitro без неблагоприятного воздействия на хозяина. клетки. В экспериментах ex vivo с использованием клинических образцов, включая Т-клетки от пациентов, инфицированных ВИЧ, которые были размножены в культуре, они показали, что репликация вируса была значительно снижена после лечения с помощью системы редактирования генов.
Последнее исследование было разработано специально для проверки того, может ли технология редактирования генов также устранить ВИЧ-1 у трансгенных крыс и мышей, у которых ДНК ВИЧ включена в геном каждой клетки и органа экспериментальных животных. Чтобы внедрить эту технологию в клетки живых животных, доктор Халили и его коллеги использовали систему доставки рекомбинантного аденоассоциированного вируса (rAAV). Они также разработали аппарат для редактирования генов, чтобы расщепить интегрированную ДНК ВИЧ-1 в геноме клетки-хозяина, что привело к удалению фрагмента вирусной ДНК из генома хозяина.Через две недели после доставки молекул rAAV CRISPR / Cas-9 в кровоток исследователи проанализировали ДНК тканей, взятых у животных.
Результаты показали, что целевой сегмент ДНК ВИЧ-1 был вырезан из вирусного генома в каждой ткани, включая мозг, сердце, почки, печень, легкие, селезенку и клетки крови. Анализ вирусной РНК на модели крыс показал, что эта стратегия значительно снижает уровни РНК ВИЧ-1 в циркулирующих лимфоцитах, а также в лимфатических узлах, указывая на то, что удаление вирусного генома значительно повлияло на экспрессию гена ВИЧ-1 в клетках, несущих интегрированную вирусную ДНК. .«Способность системы доставки rAAV проникать во многие органы, содержащие геном ВИЧ-1, и редактировать вирусную ДНК, является важным показателем того, что эта стратегия также может преодолеть реактивацию вируса из латентно инфицированных клеток и потенциально может служить лечебным подходом для пациентов с ВИЧ. , — сказал доктор Халили.
Стратегия удаления, использованная в этом исследовании, которая привела к удалению большого фрагмента ДНК ВИЧ-1, исключает любую возможность для развития репликационно-компетентного вируса или событий ускользания.Клиническое значение нового исследования имеет далеко идущие последствия. Платформа для редактирования генов сама по себе может уничтожить ДНК ВИЧ-1 у пациентов, но она также очень гибкая и потенциально может использоваться в сочетании с существующими антиретровирусными препаратами для дальнейшего подавления вирусной РНК. Его также можно адаптировать для нацеливания на мутировавшие штаммы ВИЧ-1.
Доктор Халили отметил, что клинические испытания могут быть проведены в течение следующих нескольких лет. Между тем, следующим шагом будет проведение последующего исследования на большей группе животных, в котором исследователи планируют отслеживать эффекты лечения, его безопасность и другие важные показатели.Среди других исследователей, участвовавших в исследовании, — Рафал Камински, Чаоран Инь, Джессика Отте, Дженнифер Гордон и Венхуэй Ху, отдел нейробиологии, Центр нейровирологии, Медицинская школа Льюиса Каца при Университете Темпл; Рамона Белла и Паскуале Ферранте, микробиология и клиническая микробиология, кафедра биомедицинских, хирургических и стоматологических наук, Миланский университет, Милан, Италия; Говард Э. Гендельман, отделение фармакологии и экспериментальной неврологии, Медицинский центр Университета Небраски; и Хайлонг Ли и Розмари Бузе, поведенческая неврология, факультет психологии Университета Южной Каролины.
Исследование было частично поддержано грантами, предоставленными Национальными институтами здравоохранения (P30MH092177 и R01NS087971).