“Mostriamo per la prima volta che una singola inoculazione del nostro costrutto di editing genico CRISPR, portato da un virus adeno-associato, può modificare il genoma SIV dalle cellule infette nelle scimmie macaco rhesus”, ha detto Kamel Khalili, PhD, Laura H. Carnell Professor e Presidente del Dipartimento di Neuroscienze, Direttore del Centro di Neurovirologia e Direttore del Centro Comprensivo NeuroAIDS presso la Lewis Katz School of Medicine della Temple University (LKSOM).
Il dottor Khalili era un co-investigatore senior sul nuovo studio, con Tricia H. Burdo, PhD, Professore Associato e Presidente Associato di Educazione nel Dipartimento di Neuroscienze al LKSOM, che è un esperto nell’utilizzo del modello di macaco rhesus infettato dal SIV (virus dell’immunodeficienza scimmiesca) con terapia antiretrovirale (ART) per studi di patogenesi e cura dell’HIV; e con Andrew G. MacLean, PhD, professore associato presso il Tulane National Primate Research Center e il Dipartimento di Microbiologia e Immunologia della Tulane University School of Medicine, e Binhua Ling, PhD, professore associato presso il Southwest National Primate Research Center, Texas Biomedical Research Institute. Ling era precedentemente professore associato presso il Tulane National Primate Research Center e il Dipartimento di Microbiologia e Immunologia della Tulane University School of Medicine. Pietro Mancuso, PhD, un assistente scienziato nel laboratorio del Dr. Khalili nel dipartimento di neuroscienze al LKSOM, era primo autore sul rapporto, che è stato pubblicato online il 27 novembre nella rivista Nature Communications.
Di particolare importanza, il nuovo lavoro dimostra che il gene-editing costrutto sviluppato dal team del Dr. Khalili può raggiungere cellule infette e tessuti noti per essere serbatoi virali per SIV e HIV. Questi serbatoi, che sono cellule e tessuti dove i virus si integrano nel DNA dell’ospite e si nascondono per anni, sono una grande barriera alla cura dell’infezione. Il SIV o l’HIV in questi serbatoi si trova oltre la portata dell’ART, che sopprime la replicazione virale e cancella il virus dal sangue. Non appena l’ART viene interrotta, i virus emergono dai loro serbatoi e rinnovano la replicazione.
Nei primati non umani, il SIV si comporta molto simile all’HIV. “Il modello di macaco rhesus infettato dal SIV studiato nel laboratorio del Dr. Burdo è un modello animale ideale per ricapitolare l’infezione da HIV negli esseri umani”, ha spiegato il Dr. Khalili.
Per il nuovo studio, i ricercatori hanno iniziato progettando un costrutto di gene-editing CRISPR-Cas9 specifico per il SIV. Gli esperimenti in coltura cellulare hanno confermato che lo strumento di editing ha scisso il DNA SIV integrato nella posizione corretta dal DNA della cellula ospite, con un rischio limitato di editing genico potenzialmente dannoso nei siti fuori bersaglio. Il team di ricerca ha poi confezionato il costrutto in un vettore di virus adeno-associato 9 (AAV9), che potrebbe essere iniettato per via endovenosa in animali infetti da SIV.
Il dottor Burdo, in collaborazione con i colleghi del Tulane National Primate Research Center, ha selezionato a caso tre macachi infetti da SIV per ricevere ciascuno una singola infusione di AAV9-CRISPR-Cas9, con un altro animale che serviva come controllo. Dopo tre settimane, i ricercatori hanno raccolto sangue e tessuti dagli animali. Le analisi hanno mostrato che nei macachi trattati con AAV9-CRISPR-Cas9, il costrutto di gene-editing era stato distribuito in una vasta gamma di tessuti, tra cui il midollo osseo, i linfonodi e la milza, e aveva raggiunto le cellule T CD4+, che sono un importante serbatoio virale.
Inoltre, i ricercatori del Temple hanno dimostrato che il genoma del SIV è stato effettivamente scisso dalle cellule infette, sulla base di analisi genetiche dei tessuti degli animali trattati. “L’escissione graduale del DNA del SIV è avvenuta con alta efficienza dai tessuti e dalle cellule del sangue”, ha spiegato il Dr. Mancuso. L’efficienza dell’escissione varia in base al tessuto, ma ha raggiunto livelli notevolmente elevati nei linfonodi.
Il nuovo studio è una continuazione degli sforzi del dottor Khalili e colleghi per sviluppare un nuovo sistema di editing genico utilizzando la tecnologia CRISPR-Cas9 – il soggetto del premio Nobel per la chimica 2020 – per rimuovere specificamente il DNA dell’HIV dai genomi che ospitano il virus. I ricercatori hanno dimostrato in precedenza che il loro sistema può efficacemente eliminare il DNA dell’HIV dalle cellule e dai tessuti nei modelli di piccoli animali infettati dall’HIV, compresi i topi umanizzati dall’HIV-1.
Il dottor MacLean, co-autore corrispondente, è incoraggiato dai risultati. “Questo è uno sviluppo importante in quello che speriamo sia la fine dell’HIV/AIDS”, dice MacLean. “Il prossimo passo è quello di valutare questo trattamento per un periodo di tempo più lungo per determinare se possiamo raggiungere l’eliminazione completa del virus, eventualmente anche togliendo i soggetti dall’ART.”
Il dottor MacLean è fiducioso che questa strategia di trattamento si tradurrà nella popolazione umana. L’azienda biotecnologica Excision BioTherapeutics, di cui il Dr. Khalili è un fondatore scientifico e dove il Dr. Burdo contribuisce alla ricerca preclinica e allo sviluppo e fa parte del comitato consultivo scientifico, assisterà con il finanziamento e l’infrastruttura per studi su larga scala e futuri studi clinici dopo l’approvazione della Food and Drug Administration.
“Speriamo di spostare presto il nostro lavoro in studi clinici sugli esseri umani,” ha aggiunto il Dr. Khalili. “Le persone in tutto il mondo hanno sofferto con l’HIV per 40 anni, e ora siamo molto vicini alla ricerca clinica che potrebbe portare a una cura per l’infezione da HIV.”
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