« Nous montrons pour la première fois qu’une seule inoculation de notre construction d’édition de gènes CRISPR, portée par un virus adéno-associé, peut éditer le génome du SIV à partir des cellules infectées chez les singes macaques rhésus », a déclaré Kamel Khalili, PhD, Laura H. Carnell, professeur et président du département des neurosciences, directeur du centre de neurovirologie et directeur du Comprehensive NeuroAIDS Center de la Lewis Katz School of Medicine de Temple University (LKSOM).
Le Dr Khalili était un cochercheur principal de la nouvelle étude, avec Tricia H. Burdo, PhD, professeur agrégée et présidente associée de l’éducation au département de neuroscience du LKSOM, qui est une experte de l’utilisation du modèle de macaque rhésus infecté par le SIV (virus de l’immunodéficience simienne) et traité par thérapie antirétrovirale (ART) pour les études sur la pathogenèse et la guérison du VIH ; et avec Andrew G. MacLean, PhD, professeur associé au Tulane National Primate Research Center et au département de microbiologie et d’immunologie de la Tulane University School of Medicine, et Binhua Ling, PhD, professeur associé au Southwest National Primate Research Center, Texas Biomedical Research Institute. Le Dr Ling était auparavant professeur associé au Tulane National Primate Research Center et au département de microbiologie et d’immunologie de la Tulane University School of Medicine. Pietro Mancuso, PhD, un assistant scientifique dans le laboratoire du Dr Khalili au département de neuroscience du LKSOM, était le premier auteur du rapport, qui a été publié en ligne le 27 novembre dans la revue Nature Communications.
D’une importance particulière, le nouveau travail montre que la construction d’édition de gènes développée par l’équipe du Dr Khalili peut atteindre les cellules et les tissus infectés connus pour être des réservoirs viraux pour le SIV et le VIH. Ces réservoirs, qui sont des cellules et des tissus où les virus s’intègrent à l’ADN de l’hôte et se cachent pendant des années, constituent un obstacle majeur à la guérison de l’infection. Le VIH ou le SIV présent dans ces réservoirs est hors de portée du traitement antirétroviral, qui supprime la réplication virale et élimine le virus du sang. Dès que l’ART est arrêté, les virus émergent de leurs réservoirs et renouvellent leur réplication.
Chez les primates non humains, le SIV se comporte très largement comme le VIH. « Le modèle de macaque rhésus infecté par le SIV étudié dans le laboratoire du Dr Burdo est un modèle de grand animal idéal pour récapituler l’infection par le VIH chez l’homme », a expliqué le Dr Khalili.
Pour la nouvelle étude, les chercheurs ont commencé par concevoir une construction d’édition de gènes CRISPR-Cas9 spécifique du SIV. Des expériences en culture cellulaire ont confirmé que l’outil d’édition clivait l’ADN intégré du VIS au bon endroit de l’ADN de la cellule hôte, avec un risque limité d’édition de gènes potentiellement dangereux sur des sites hors cible. L’équipe de recherche a ensuite emballé la construction dans un porteur du virus adéno-associé 9 (AAV9), qui pouvait être injecté par voie intraveineuse à des animaux infectés par le SIV.
Le Dr Burdo, en collaboration avec des collègues du Tulane National Primate Research Center, a sélectionné au hasard trois macaques infectés par le SIV pour recevoir chacun une perfusion unique d’AAV9-CRISPR-Cas9, un autre animal servant de contrôle. Après trois semaines, les chercheurs ont prélevé du sang et des tissus sur les animaux. Les analyses ont montré que chez les macaques traités par AAV9-CRISPR-Cas9, la construction d’édition de gènes avait été distribuée dans un large éventail de tissus, y compris la moelle osseuse, les ganglions lymphatiques et la rate, et avait atteint les cellules T CD4+, qui constituent un réservoir viral important.
En outre, les chercheurs de Temple ont démontré que le génome du SIV a été efficacement clivé des cellules infectées, sur la base des analyses génétiques des tissus des animaux traités. « L’excision étape par étape de l’ADN du SIV s’est produite avec une grande efficacité à partir des tissus et des cellules sanguines », a expliqué le Dr Mancuso. L’efficacité de l’excision variait selon les tissus, mais atteignait des niveaux notablement élevés dans les ganglions lymphatiques.
La nouvelle étude s’inscrit dans la continuité des efforts déployés par le Dr Khalili et ses collègues pour développer un nouveau système d’édition de gènes utilisant la technologie CRISPR-Cas9 — objet du prix Nobel de chimie 2020 — pour éliminer spécifiquement l’ADN du VIH des génomes hébergeant le virus. Les chercheurs ont montré précédemment que leur système peut éliminer efficacement l’ADN du VIH des cellules et des tissus dans les petits modèles animaux infectés par le VIH, y compris les souris humanisées par le VIH-1.
Le Dr MacLean, coauteur, est encouragé par ces résultats. « Il s’agit d’une évolution importante dans ce qui, nous l’espérons, sera la fin du VIH/sida », déclare le Dr MacLean. « La prochaine étape consistera à évaluer ce traitement sur une période plus longue afin de déterminer si nous pouvons parvenir à une élimination complète du virus, voire à la suppression du traitement antirétroviral. La société de biotechnologie Excision BioTherapeutics, dont le Dr Khalili est l’un des fondateurs scientifiques et où le Dr Burdo contribue à la recherche et au développement précliniques et siège au conseil consultatif scientifique, contribuera au financement et à l’infrastructure d’études à plus grande échelle et de futurs essais cliniques après l’approbation de la Food and Drug Administration.
« Nous espérons bientôt faire passer nos travaux à des études cliniques chez l’homme également », a ajouté le Dr Khalili. « Des personnes dans le monde entier souffrent du VIH depuis 40 ans, et nous sommes maintenant très proches de la recherche clinique qui pourrait conduire à un remède contre l’infection par le VIH. »
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