“Először mutatjuk be, hogy a CRISPR génszerkesztő konstrukciónk egyszeri beoltásával, amelyet egy adeno-asszociált vírus hordoz, ki lehet szerkeszteni a SIV genomot a rhesus makákó majmok fertőzött sejtjeiből” – mondta Kamel Khalili, PhD, Laura H. Carnell professzor és az Idegtudományi Tanszék vezetője, a Neurovirológiai Központ igazgatója és a Temple University Lewis Katz School of Medicine (LKSOM) Átfogó NeuroAIDS Központjának igazgatója.
Dr. Khalili volt az új tanulmány vezető társkutatója, Tricia H. Burdo, PhD, az LKSOM Idegtudományi Tanszékének docense és oktatási tanszékvezetője, aki a SIV (majomimmundeficiencia-vírus)-fertőzött, antiretrovirális terápiával (ART) kezelt rhesus makákó modell HIV-patogenezis és gyógyítás tanulmányozására való felhasználásának szakértője; valamint Andrew G. MacLean, PhD, a Tulane Nemzeti Primate Kutatóközpont és a Tulane Egyetem Orvosi Karának Mikrobiológiai és Immunológiai Tanszékének docense, valamint Binhua Ling, PhD, a Texas Biogyógyászati Kutatóintézet Délnyugati Nemzeti Primate Kutatóközpontjának docense. Dr. Ling korábban a Tulane Nemzeti Prímáskutató Központ és a Tulane Egyetem Orvosi Karának Mikrobiológiai és Immunológiai Tanszékének docense volt. Dr. Pietro Mancuso, PhD, Dr. Khalili laboratóriumának tudományos segédmunkatársa az LKSOM Idegtudományi Tanszékén, első szerzője volt a jelentésnek, amely november 27-én jelent meg online a Nature Communications folyóiratban.
Az új munka különösen fontos, hogy a Dr. Khalili csoportja által kifejlesztett génszerkesztési konstrukció képes elérni a fertőzött sejteket és szöveteket, amelyek a SIV és a HIV vírustartalékaként ismertek. Ezek a rezervoárok, vagyis azok a sejtek és szövetek, ahol a vírusok beépülnek a gazdaszervezet DNS-ébe és évekig elrejtőznek, a fertőzés gyógyításának egyik fő akadályát jelentik. Az ezekben a rezervoárokban lévő SIV vagy HIV kívül esik az ART hatókörén, amely elnyomja a vírusszaporodást és eltávolítja a vírust a vérből. Amint az ART-et abbahagyják, a vírusok előbújnak a rezervoárokból és megújítják a replikációt.
A főemlősökben a SIV nagyon hasonlóan viselkedik, mint a HIV. “A Dr. Burdo laboratóriumában vizsgált SIV-fertőzött rhesus makákó modell ideális nagy állatmodell az emberi HIV-fertőzés reprodukálására” – magyarázta Dr. Khalili.
Az új tanulmányhoz a kutatók egy SIV-specifikus CRISPR-Cas9 génszerkezet megtervezésével kezdték. A sejtkultúrában végzett kísérletek megerősítették, hogy a szerkesztő eszköz a megfelelő helyen hasította ki az integrált SIV DNS-t a gazdasejt DNS-éből, a potenciálisan káros génszerkesztés korlátozott kockázata mellett a célponton kívüli helyeken. A kutatócsoport ezután a konstrukciót egy adeno-asszociált vírus 9 (AAV9) hordozóba csomagolta, amelyet intravénásan lehetett beadni SIV-fertőzött állatoknak.
Dr. Burdo a Tulane National Primate Research Center munkatársaival együttműködve véletlenszerűen kiválasztott három SIV-fertőzött makákót, amelyek mindegyike egyszeri AAV9-CRISPR-Cas9-infúziót kapott, egy másik állat pedig kontrollként szolgált. Három hét elteltével a kutatók vért és szöveteket vettek az állatoktól. Az elemzések azt mutatták, hogy az AAV9-CRISPR-Cas9-cel kezelt makákókban a génszerkesztő konstrukció a szövetek széles skálájára terjedt el, beleértve a csontvelőt, a nyirokcsomókat és a lépet, és elérte a CD4+ T-sejteket, amelyek jelentős vírustartalékot jelentenek.
A Temple kutatói továbbá a kezelt állatokból származó szövetek genetikai elemzései alapján kimutatták, hogy a SIV genomja hatékonyan lehasadt a fertőzött sejtekről. “A SIV DNS lépésről lépésre történő kivágása nagy hatékonysággal történt a szövetekből és a vérsejtekből” – magyarázta Dr. Mancuso. A kivágás hatékonysága szövetenként változott, de a nyirokcsomókban feltűnően magas szintet ért el.
Az új tanulmány folytatása Dr. Khalili és munkatársai azon erőfeszítéseinek, hogy a CRISPR-Cas9 technológiát alkalmazó új génszerkesztő rendszert fejlesszenek ki – amely a 2020-as kémiai Nobel-díj tárgyát képezi – a HIV DNS specifikus eltávolítására a vírust hordozó genomból. A kutatók már korábban kimutatták, hogy rendszerük hatékonyan képes eltávolítani a HIV-DNS-t a HIV-fertőzött kisállatmodellek, köztük HIV-1 humanizált egerek sejtjeiből és szöveteiből.
A társszerző, Dr. MacLean bátorítóan nyilatkozott az eredményekről. “Ez egy fontos fejlemény abban, ami reményeink szerint a HIV/AIDS felszámolását jelenti” – mondja MacLean. “A következő lépés az, hogy ezt a kezelést hosszabb időn keresztül értékeljük, hogy megállapítsuk, el tudjuk-e érni a vírus teljes eliminációját, és esetleg le tudjuk-e venni az alanyokat az ART-ről.”
Dr. MacLean bízik abban, hogy ez a kezelési stratégia átültethető lesz az emberi populációra is. Az Excision BioTherapeutics biotechnológiai vállalat, amelynek Dr. Khalili tudományos alapítója, és amelyben Dr. Burdo közreműködik a preklinikai kutatásban és fejlesztésben, valamint tagja a tudományos tanácsadó testületnek, az Élelmiszer- és Gyógyszerügyi Hivatal jóváhagyása után segíteni fog a nagyobb léptékű vizsgálatok és a jövőbeli klinikai kísérletek finanszírozásában és infrastruktúrájában.
“Reméljük, hogy munkánkat hamarosan embereken végzett klinikai vizsgálatokba is átvihetjük” – tette hozzá Dr. Khalili. “Az emberek világszerte 40 éve szenvednek a HIV-fertőzéstől, és most már nagyon közel vagyunk ahhoz a klinikai kutatáshoz, amely a HIV-fertőzés gyógyításához vezethet.”