Генное редактирование против ВИЧ
Ученые используют CRISPR и антивирусную терапию для удаления ДНК ВИЧ из геномов мышей
Используя модифицированную систему редактирования генов CRISPR-Cas9 и терапевтическую стратегию, известную как противовирусная терапия медленного высвобождения длительного действия (LASER ART), группа исследователей удалила компетентную по репликации ДНК ВИЧ-1 из геномов живых мышей. Опубликованное в журнале Nature Communications, исследование знаменует собой важный шаг на пути к разработке возможного лекарства от ВИЧ-инфекции человека.
«Наше исследование показывает, что лечение, направленное на подавление репликации ВИЧ, и терапия с редактированием генов, если они проводятся последовательно, могут устранить ВИЧ из клеток и органов инфицированных животных», — сказал профессор Камель Халили из Медицинской школы им. Льюиса Каца в Университете Темпл.
Современное лечение ВИЧ направлено на использование антиретровирусной терапии (АРТ), которая подавляет репликацию ВИЧ, но не выводит вирус из организма. Поэтому терапия не является лекарством от ВИЧ и требует пожизненного использования. Если она будет остановлена, ВИЧ восстановится, возобновляя репликацию и способствуя развитию СПИДа.
Восстановление ВИЧ напрямую связано со способностью вируса интегрировать свою последовательность ДНК в геномы клеток иммунной системы, где он находится в состоянии покоя и недоступен антиретровирусным препаратам.
В предыдущей работе профессор Халили и его коллеги использовали CRISPR-Cas9 для разработки новой системы редактирования генов и доставки генной терапии, направленной на удаление ДНК ВИЧ из геномов, содержащих вирус.
На крысах и мышах они показали, что система редактирования генов, получившая название AAV9-CRISPR-Cas9, может эффективно вырезать большие фрагменты ДНК ВИЧ из инфицированных клеток, значительно влияя на экспрессию вирусных генов. Однако, как и в случае с АРТ, редактирование генов само по себе не может полностью устранить ВИЧ.
В новом исследовании ученые объединили свою систему редактирования генов с терапией LASER ART, которая нацелена на вирусные убежища и поддерживает репликацию ВИЧ на низких уровнях в течение длительных периодов времени, снижая частоту введения АРТ.
Длительное воздействие лекарства стало возможными благодаря фармакологическим изменениям в химической структуре антиретровирусных препаратов. Модифицированный препарат был упакован в нанокристаллы, которые легко распределяются по тканям, где ВИЧ, вероятно, находится в состоянии покоя. Оттуда нанокристаллы, которые хранятся в клетках неделями, медленно высвобождают лекарство.
«Мы хотели посмотреть, сможет ли LASER ART подавлять репликацию ВИЧ достаточно долго, чтобы CRISPR-Cas9 полностью избавил клетки от вирусной ДНК», — сказал профессор Халили.
Чтобы проверить свою идею, ученые использовали мышей, созданных для производства человеческих Т-клеток, восприимчивых к ВИЧ-инфекции, допускающих длительную вирусную инфекцию и латентность, вызванную АРТ.
Как только инфекция была установлена, мышей лечили LASER ART, а затем CRISPR-Cas9. В конце периода лечения мышей обследовали на вирусную нагрузку. Анализы выявили полную элиминацию ДНК ВИЧ примерно у трети ВИЧ-инфицированных мышей.
«Большой смысл этой работы заключается в том, что для получения лекарства от ВИЧ-инфекции требуется CRISPR-Cas9 и подавление вирусов с помощью такого метода, как LASER ART, который применяется совместно, — сказал профессор Халили.
«Теперь у нас есть четкий путь для перехода к испытаниям на приматах, отличных от человека, и, возможно, к клиническим испытаниям на людях в течение года».
Prasanta K. Dash et al. 2019. Sequential LASER ART and CRISPR Treatments Eliminate HIV-1 in a Subset of Infected Humanized Mice. Nature Communications 10, article number: 2753; doi: 10.1038/s41467-019-10366-y