Сделав большой шаг вперед в исследованиях ВИЧ, ученые успешно отредактировали SIV-вирус, тесно связанный с ВИЧ.
"Мы впервые показываем, что одна прививка нашей конструкции редактирования генов CRISPR, переносимая адено-ассоциированным вирусом, может редактировать геном SIV из инфицированных клеток макак-резусов", - сказал Камель Халили, доктор философии, профессор Лора Х. Карнелл и заведующий кафедрой неврологии, директор Центра Нейровирологии и директор Комплексного центра Нейроаид в Медицинской школе Льюиса Каца при Университете Темпла (LKSOM).
Д-р Халили был старшим соавтором нового исследования вместе с Тришей Х. Бурдо, доктором философии, адъюнкт-профессором и заместителем заведующего кафедрой образования в отделе неврологии LKSOM, которая является экспертом по использованию модели ВИЧ-инфицированной антиретровирусной терапии (арт), обработанной резус-макакой, для изучения патогенеза и лечения ВИЧ; а также с Эндрю г. Маклин, доктор философии, адъюнкт-профессор Национального исследовательского центра приматов Тулана и кафедры микробиологии и иммунологии Медицинской школы Университета Тулана, и Биньхуа Лин, доктор философии, адъюнкт-профессор Юго-Западного Национального исследовательского центра приматов, Техасский Институт биомедицинских исследований. Доктор Линг ранее был адъюнкт-профессором Национального исследовательского центра приматов Тулана и кафедры микробиологии и иммунологии Медицинской школы Университета Тулана. Пьетро Манкузо, доктор философии, ассистент ученого в докторантуре. Лаборатория Халили в отделе неврологии LKSOM была первым автором доклада, который был опубликован в интернете 27 ноября в журнале Nature Communications.
Особенно важно, что новая работа показывает, что конструкция редактирования генов, разработанная командой доктора Халили, может достигать инфицированных клеток и тканей, которые, как известно, являются вирусными резервуарами для SIV и ВИЧ. Эти резервуары, представляющие собой клетки и ткани, где вирусы интегрируются в ДНК хозяина и скрываются в течение многих лет, являются главным препятствием для лечения инфекции. СИВ или ВИЧ в этих резервуарах лежит вне досягаемости арт, которая подавляет вирусную репликацию и очищает вирус от крови. Как только арт прекращается, вирусы выходят из своих резервуаров и возобновляют репликацию.
У нечеловеческих приматов СИВ ведет себя очень похоже на ВИЧ. "Модель Сив-инфицированной макаки-резуса, изученная в лаборатории доктора Бурдо, является идеальной моделью крупного животного для рекапитуляции ВИЧ-инфекции у людей", - объяснил доктор Халили.
Для нового исследования исследователи начали с разработки SIV-специфичной конструкции редактирования генов CRISPR-Cas9. Эксперименты в клеточной культуре подтвердили, что инструмент редактирования расщепляет интегрированную ДНК SIV в правильном месте от ДНК клетки-хозяина с ограниченным риском потенциально вредного редактирования генов в нецелевых участках. Затем исследовательская группа упаковала конструкцию в носитель адено-ассоциированного вируса 9 (AAV9), который можно было вводить внутривенно животным, инфицированным SIV.
Доктор Бурдо в сотрудничестве с коллегами из Национального исследовательского центра приматов Тулана произвольно отобрал трех зараженных SIV макак, чтобы каждая получила одну инфузию AAV9-CRISPR-Cas9, а другое животное служило контролем. Через три недели исследователи собрали кровь и ткани животных. Анализы показали, что у макак, обработанных AAV9-CRISPR-Cas9, конструкция редактирования генов была распространена на широкий спектр тканей, включая костный мозг, лимфатические узлы и селезенку, и достигла CD4+ Т-клеток, которые являются значительным резервуаром вируса.
Более того, исследователи храма продемонстрировали, что геном SIV был эффективно расщеплен из инфицированных клеток, основываясь на генетическом анализе тканей обработанных животных. "Поэтапное удаление ДНК SIV происходило с высокой эффективностью из тканей и клеток крови", - объяснил доктор Манкузо. Эффективность иссечения варьировала в зависимости от ткани, но достигала особенно высоких уровней в лимфатических узлах.
Новое исследование является продолжением усилий доктора Халили и его коллег по разработке новой системы редактирования генов с использованием технологии CRISPR-Cas9 - предмета Нобелевской премии по химии 2020 года-специально для удаления ДНК ВИЧ из геномов, содержащих вирус. Ранее исследователи показали, что их система может эффективно удалять ДНК ВИЧ из клеток и тканей у ВИЧ-инфицированных моделей мелких животных, включая гуманизированных мышей с ВИЧ-1.
Соавтор статьи д-р Маклин воодушевлен этими выводами. "Это важное событие, которое, как мы надеемся, положит конец ВИЧ/СПИДу", - говорит Маклин. "Следующий шаг-оценить это лечение в течение более длительного периода времени, чтобы определить, сможем ли мы достичь полной элиминации вируса, возможно, даже сняв испытуемых с арт."
Доктор Маклин надеется, что эта стратегия лечения распространится и на человеческую популяцию. Биотехнологическая компания Excision BioTherapeutics, научным основателем которой является доктор Халили и где доктор Бурдо вносит свой вклад в доклинические исследования и разработки и входит в состав Научно-консультативного совета, будет оказывать помощь в финансировании и создании инфраструктуры для более масштабных исследований и будущих клинических испытаний после одобрения Управлением по контролю за продуктами питания и лекарствами.
"Мы надеемся в скором времени перенести нашу работу в клинические исследования на людях", - добавил доктор Халили. "Люди во всем мире страдают от ВИЧ уже 40 лет, и сейчас мы очень близки к клиническим исследованиям, которые могут привести к излечению от ВИЧ-инфекции."
