Прорыв, описанный в Интернете в этом месяце в журнале Gene Therapy, является критически важным шагом в разработке потенциально излечивающей стратегии борьбы с ВИЧ-инфекцией.
«В исследовании, подтверждающем концепцию, мы показываем, что наша технология редактирования генов может эффективно доставляться во многие органы животных и вырезать большие фрагменты вирусной ДНК из генома клетки-хозяина», — объяснил ведущий исследователь д-р Камел Халили.
Kamel Khalili, PhD, Laura H. Carnell Professor and Chair of the Department of Neuroscience, Director of the Center for Neurovirology, and Director of the Comprehensive NeuroAIDS Center at the Lewis Katz School of Medicine at Temple University Credit: Lewis Katz School of Medicine at Temple University
Современное лечение ВИЧ-инфекции сосредоточено на использовании комбинации антиретровирусных препаратов. Хотя антиретровирусная лекарственная терапия может эффективно подавлять репликацию ВИЧ, она не способна удалять ВИЧ-1 из инфицированных клеток. Более того, когда антиретровирусная терапия прерывается, репликация ВИЧ восстанавливается, что подвергает пациентов риску развития СПИДа. Такие скрытые инфекции развиваются, потому что ДНК ВИЧ способна сохраняться в геномах Т-клеток памяти CD4+ и, возможно, в других клеточных резервуарах, где вирус «молчит» и не подвержен влиянию текущей терапии.
В более ранних исследованиях доктор Халили и его коллеги смогли показать, что их новая система редактирования генов, основанная на технологии редактирования генов CRISPR-Cas9, обладает исключительной способностью удалять ВИЧ-1 из инфицированных клеток in vitro, не оказывая вредного влияния на клетки хозяина. В экспериментах ex vivo с использованием клинических образцов, в том числе Т-клеток от пациентов, инфицированных ВИЧ, которые были размножены в культуре, они показали, что репликация вируса была значительно снижена после лечения системой редактирования генов CRISPR-Cas9.
Последнее исследование было специально разработано 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. Чтобы доставить систему 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 вирусного фрагмента ДНК из генома хозяина.
Через две недели после доставки rAAV молекул CRISPR-Cas9 в кровоток, исследователи проанализировали ДНК тканей, собранных 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 в модели на крысах показал, что стратегия значительно снижала 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 может также преодолеть вирусную реактивацию из латентно инфицированных клеток и потенциально может служить лечебным подходом для пациентов с ВИЧ», сказал доктор Халили.
Клинические последствия нового исследования являются далеко идущими. Платформа редактирования генов сама по себе может быть способна уничтожать ДНК ВИЧ-1 у пациентов, но она также очень гибкая и потенциально может использоваться в комбинации с существующими антиретровирусными препаратами для дальнейшего подавления вирусной РНК. Она также может быть адаптирована для нацеливания на мутировавшие штаммы ВИЧ-1.
Доктор Халили отметил, что клинические испытания могут состояться в течение следующих нескольких лет. Между тем, следующим шагом является проведение последующего исследования на большой группе животных, в котором исследователи планируют следить за эффективностью лечения, его безопасностью и другими важными показателями.
36
