„Arătăm pentru prima dată că o singură inoculare a construcției noastre de editare genetică CRISPR, transportată de un virus adeno-asociat, poate edita genomul SIV din celulele infectate la maimuțele rhesus macaque”, a declarat 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 (LKSOM).
Dr. Khalili a fost co-investigator principal în noul studiu, împreună cu Tricia H. Burdo, PhD, profesor asociat și președinte asociat al catedrei de educație în cadrul Departamentului de Neuroștiințe de la LKSOM, care este expert în utilizarea modelului de macac rhesus macaque infectat cu SIV (virusul imunodeficienței simiene) și tratat cu terapie antiretrovirală (ART) pentru studii de patogeneză și vindecare a HIV; și cu Andrew G. MacLean, PhD, profesor asociat la Tulane National Primate Research Center și la Departamentul de Microbiologie și Imunologie de la Tulane University School of Medicine, și Binhua Ling, PhD, profesor asociat la Southwest National Primate Research Center, Texas Biomedical Research Institute. Dr. Ling a fost anterior profesor asociat la Tulane National Primate Research Center și la Departamentul de Microbiologie și Imunologie de la Tulane University School of Medicine. Pietro Mancuso, PhD, cercetător asistent în laboratorul Dr. Khalili din cadrul Departamentului de Neuroștiințe de la LKSOM, a fost primul autor al raportului, care a fost publicat online la 27 noiembrie în revista Nature Communications.
De o importanță deosebită, noua lucrare arată că construcția de editare genetică dezvoltată de echipa Dr. Khalili poate ajunge la celulele și țesuturile infectate, cunoscute ca fiind rezervoare virale pentru SIV și HIV. Aceste rezervoare, care sunt celule și țesuturi în care virusurile se integrează în ADN-ul gazdei și se ascund timp de ani de zile, reprezintă o barieră majoră în calea vindecării infecției. SIV sau HIV din aceste rezervoare se află dincolo de raza de acțiune a tratamentului antiretroviral, care suprimă replicarea virală și elimină virusul din sânge. De îndată ce ART este oprit, virusurile ies din rezervoarele lor și își reînnoiesc replicarea.
La primatele neumane, SIV se comportă foarte asemănător cu HIV. „Modelul de macac rhesus infectat cu SIV studiat în laboratorul Dr. Burdo este un model ideal de animal mare pentru recapitularea infecției cu HIV la om”, a explicat Dr. Khalili.
Pentru noul studiu, cercetătorii au început prin a proiecta o construcție de editare genetică CRISPR-Cas9 specifică SIV. Experimentele în culturi celulare au confirmat faptul că instrumentul de editare a scindat ADN-ul SIV integrat în locația corectă din ADN-ul celulei gazdă, cu un risc limitat de editare genetică potențial dăunătoare în situsuri în afara țintei. Echipa de cercetare a împachetat apoi construcția într-un purtător al virusului adeno-asociat 9 (AAV9), care a putut fi injectat intravenos în animalele infectate cu SIV.
Dr. Burdo, în colaborare cu colegii de la Tulane National Primate Research Center, a selectat aleatoriu trei macaci infectați cu SIV pentru a primi fiecare o singură perfuzie de AAV9-CRISPR-Cas9, un alt animal servind drept martor. După trei săptămâni, cercetătorii au recoltat sânge și țesuturi de la animale. Analizele au arătat că, la macacii tratați cu AAV9-CRISPR-Cas9, construcția de editare a genei a fost distribuită într-o gamă largă de țesuturi, inclusiv în măduva osoasă, ganglionii limfatici și splina, și a ajuns la celulele T CD4+, care reprezintă un rezervor viral semnificativ.
Mai mult, cercetătorii de la Temple au demonstrat că genomul SIV a fost efectiv scindat din celulele infectate, pe baza analizelor genetice ale țesuturilor de la animalele tratate. „Excizia pas cu pas a ADN-ului SIV a avut loc cu o eficiență ridicată din țesuturi și celule sanguine”, a explicat Dr. Mancuso. Eficiența exciziei a variat în funcție de țesut, dar a atins niveluri remarcabil de ridicate în ganglionii limfatici.
Noul studiu este o continuare a eforturilor Dr. Khalili și ale colegilor de a dezvolta un nou sistem de editare genetică folosind tehnologia CRISPR-Cas9 – subiectul Premiului Nobel pentru Chimie din 2020 – pentru a elimina în mod specific ADN-ul HIV din genomurile care adăpostesc virusul. Cercetătorii au arătat anterior că sistemul lor poate elimina în mod eficient ADN-ul HIV din celule și țesuturi în modelele de animale mici infectate cu HIV, inclusiv șoareci umanizați cu HIV-1.
Coautorul-corespondent, Dr. MacLean, este încurajat de rezultate. „Aceasta este o evoluție importantă în ceea ce sperăm că va fi un sfârșit pentru HIV/SIDA”, spune MacLean. „Următorul pas este de a evalua acest tratament pe o perioadă mai lungă de timp pentru a determina dacă putem obține eliminarea completă a virusului, posibil chiar să scoatem subiecții de la ART.”
Dr. MacLean speră că această strategie de tratament se va transpune la populația umană. Compania de biotehnologie Excision BioTherapeutics, al cărei fondator științific este Dr. Khalili și în cadrul căreia Dr. Burdo contribuie la cercetarea și dezvoltarea preclinică și face parte din consiliul consultativ științific, va contribui la finanțarea și infrastructura pentru studii la scară mai mare și viitoarele studii clinice după aprobarea de către Food and Drug Administration.
„Sperăm să trecem în curând la studii clinice și la oameni”, a adăugat Dr. Khalili. „Oamenii din întreaga lume suferă cu HIV de 40 de ani, iar noi suntem acum foarte aproape de o cercetare clinică care ar putea duce la un leac pentru infecția cu HIV.”
.