Naukowcy zbliżają się do trwałego uśpienia wirusa HIV za pomocą terapii genowej

W badaniu prowadzonym na ludzkich komórkach układu odpornościowego zakażonych wirusem HIV, wywołującym AIDS, naukowcy z Johns Hopkins Medicine wykazali, że jeden z własnych elementów molekularnych HIV może zostać zmodyfikowany i wzmocniony, aby trwale wprowadzić wirusa w stan uśpienia – czyli stan, w którym HIV nie replikuje się.

Zespół badawczy z Johns Hopkins wcześniej odkrył, że interesująca ich cząsteczka, tzw. „transkrypt antysensowny” (AST), jest produkowana przez materiał genetyczny HIV i bierze udział w szlaku molekularnym, który zasadniczo „usypia” wirusa – zjawisko to znane jest jako latencja wirusowa.

Dr Fabio Romerio, profesor nadzwyczajny patologii molekularnej i porównawczej w Szkole Medycznej Uniwersytetu Johna Hopkinsa i główny autor badania, podkreśla, że nowe odkrycia wzmacniają bazę dowodową na rzecz opracowania terapii genowej, której celem byłoby zwiększenie produkcji AST. Artykuł opisujący badanie, sfinansowane przez amerykański Narodowy Instytut Zdrowia (NIH), ukazał się 9 maja w Science Advances.

Szacuje się, że w Stanach Zjednoczonych żyje 1,2 mln osób z HIV, na które wciąż nie ma ani leku, ani szczepionki. Rocznie w USA umiera z powodu AIDS 4941 osób. Na świecie z HIV żyje 39,9 mln ludzi, a 630 tys. umiera co roku z powodu chorób związanych z tym wirusem – podaje WHO. Standardowe leczenie HIV polega na codziennym przyjmowaniu leków antyretrowirusowych (ART), które hamują namnażanie wirusa. Terapia ta wymaga długotrwałego stosowania i może powodować działania niepożądane, podczas gdy terapia genowa mogłaby wymagać zaledwie jednej dawki.

Jak wyjaśnia Romerio, mimo wieloletniego stosowania ART wirus może utrzymywać się w komórkach i tkankach całego ciała, a po zaprzestaniu leczenia szybko się namnaża.

„Naszym celem jest opracowanie trwałego, długofalowego leczenia HIV” – mówi dr Rui Li, stypendystka podoktorska w laboratorium Romerio i pierwsza autorka publikacji.

Aby zbadać rolę AST w utrzymywaniu wirusa w stanie uśpienia, naukowcy wykorzystali ludzką linię komórkową limfocytów T CD4+, które są głównym celem HIV. Komórki te zostały genetycznie zmodyfikowane i zakażone HIV, a następnie wszczepiono im element genetyczny, który powodował produkcję dużych ilości AST.

Następnie zmierzono poziom transkrypcji HIV – procesu, w którym wirus tworzy matrycę genetyczną do powielania się – poprzez oznaczanie poziomu białka fluorescencyjnego GFP jako markera aktywności wirusa. Poziomy GFP znacząco spadły, aż do poziomów niewykrywalnych, co świadczyło o tym, że HIV wszedł w stan latencji i nie był zdolny do replikacji.

W kolejnym etapie, przy użyciu zaawansowanej techniki laserowej pozwalającej analizować właściwości komórek w strumieniu cieczy, naukowcy określili, które fragmenty cząsteczki AST są kluczowe dla wiązania i rekrutowania białek promujących latencję HIV.

Aby to sprawdzić, zespół stworzył kilka mutacji AST i wprowadził je do limfocytów T, obserwując rolę poszczególnych elementów cząsteczki w procesie „usypiania” wirusa.

Dodatkowo, AST badano w komórkach odpornościowych CD4+ pobranych – za zgodą – od 15 osób żyjących z HIV. Komórki te zostały poddane elektroporacji, umożliwiając wprowadzenie DNA kodującego AST. Wykorzystując dokładną metodę określania, czy HIV jest aktywny, czy uśpiony, naukowcy potwierdzili, że wirus pozostawał w stanie uśpienia przez cztery dni, do momentu degradacji wprowadzonego DNA.

Romerio podkreśla, że nowe dane mogą stać się podstawą do opracowania terapii genowej, która trwale zwiększy produkcję AST w limfocytach T osób z HIV i wprowadzi wirusa w trwały stan „snu”.

W badaniu, oprócz Romerio i Li, uczestniczyli również Xinjie Ji, Grace Igbinosun i Mohd Shameel Iqbal z Johns Hopkins, Kaveh Daneshvar i Alan Mullen ze Szpitala Ogólnego w Massachusetts oraz Michelle Pleet i Fatah Kashanchi z Uniwersytetu George’a Masona.

Źródło: Science Advances, Johns Hopkins Medicine