Может ли CRISPR взломать код лечения ВИЧ-инфекции?

Ученые из Excision BioTherapeutics проводят клинические испытания на людях нового препарата на основе CRISPR под названием EBT-101, который нацелен на инфекции вируса иммунодефицита человека (ВИЧ). Существует множество тестов, которые должно пройти лечение, прежде чем его действительно можно будет назвать лекарством, и еще слишком рано говорить о том, будет ли EBT-101 успешным в этом отношении. Но результаты доклинических исследований близкого аналога EBT-101, протестированного на обезьянах, чрезвычайно многообещающие, вселяющие надежду на то, что CRISPR-Cas9 может стать ключом к устранению ВИЧ-инфекции.

EBT-101 является плодом сотрудничества ученых из Медицинской школы Льюиса Каца при Университете Темпл и Excision BioTherapeutics, биотехнологической компании клинического этапа, которая разрабатывает методы лечения вирусных заболеваний на основе CRISPR. Компания Excision, вышедшая из Темпла, в настоящее время проводит Испытание фазы I/II оценить безопасность и переносимость EBT-101 у ВИЧ-положительных пациентов.

Решение о проведении клинических испытаний EBT-101 было подкреплено успехом аналога препарата — EBT-001 — на макаках-резусах, инфицированных вирусом иммунодефицита обезьян (SIV). Подробности этого исследования, которое предоставило доказательства безопасности и биораспределения у макак, а также результаты были опубликованы в прошлом месяце в журнале бумага в Генная терапия.

Антиретровирусные препараты помогли миллионам ВИЧ-инфицированных, но они токсичны для организма и могут вызвать ряд сопутствующих заболеваний. Помимо других проблем со здоровьем, пациенты часто страдают сердечно-сосудистыми заболеваниями и дисфункцией головного мозга, и лекарства приходится принимать ежедневно, чтобы сдерживать репликацию вируса. «Темпы перехода исследований от доклинических испытаний к клиническим действительно впечатляют. Это захватывающее время, но сколько времени потребуется, чтобы клинические испытания перешли к коммерциализации? Трудно назвать точную цифру», — сказал руководитель отдела безопасности Excision Ти Джей Крэдик, доктор философии, в беседе с ОБЩ.

Поиск лекарства от ВИЧ уже давно является целью исследователей, врачей, пациентов и лиц, осуществляющих уход. Для Камеля Халили, доктора философии, вирусолога и старшего исследователя исследования EBT-001, открытие CRISPR стало столь необходимым прорывом в поиске потенциального лекарства. Халили — заведующий кафедрой микробиологии, иммунологии и воспаления, директор Центра нейровирусологии и редактирования генов и директор Комплексного центра нейроСПИДа в Медицинской школе Темпла. Большую часть своей карьеры он посвятил изучению механизмов ВИЧ и обдумыванию стратегий лечения заболевания, которые работают либо путем устранения копий интегрированной вирусной ДНК в геноме хозяина, либо путем поиска клеток, несущих вирусные геномы, и удаления их из организма.

До появления CRISPR Халили и его команда рассматривали различные подходы к редактированию генов для вырезания вирусной ДНК из генома хозяина, включая нуклеазы с цинковыми пальцами, но только после того, как появился CRISPR и его точный способ редактирования генома, он наконец нашел систему, которая имел потенциал для работы с ВИЧ.

Крэдик выразил аналогичные чувства. До прихода в Excision он работал с технологиями редактирования генов, такими как нуклеазы с цинковыми пальцами (ZFN), эффекторные нуклеазы, подобные активаторам транскрипции, а также CRISPR как в академических кругах, так и в промышленности, в том числе в таких учреждениях, как Технологический институт Джорджии, и таких компаниях, как CRISPR Therapeutics. .

Например, он разработал ZFN, способные нацеливаться на геном вируса гепатита В и разрезать его для лечения инфекций. Их подход заключался в разработке двух нуклеаз, которые разрезали целевую вирусную последовательность, которая затем восстанавливалась с помощью таких изменений, как вставки и делеции, которые инактивировали вирус. Но был шанс на спасение вируса. Он объяснил, что склонные к ошибкам полимеразы иногда делают неверные копии и исправляют мутацию. Мультиплексный подход CRISPR к редактированию с использованием нескольких направляющих позволяет решить эти проблемы. «Когда мы используем несколько гидов, как описано в [the CRISPR study] …у нас есть три разных шанса разрезать вирусную последовательность и три разных инактивирующих вырезания. У нас гораздо больше шансов инактивировать вирус».

Подготовка к испытаниям на людях

В добавок к Генная терапия В статье ученые из Excision и Temple опубликовали другие статьи, документирующие их исследования препарата против ВИЧ на основе CRISPR. Некоторые из первых испытаний лечения EBT-001 были опубликованы в журнале Природные коммуникации в 2020 году. Это исследование, в котором также участвовали макаки, ​​стало источником некоторых ранних доказательств того, что лечение на основе CRISPR может работать безопасно и эффективно. Это было исследование гораздо меньшего масштаба, в котором участвовали всего три животных. Исследователи оценили эффективность препарата через три недели после лечения.

Но прежде чем FDA разрешило им начать тестирование EBT-101 на людях, им нужно было больше доказательств безопасности лечения. Это означало предоставление доказательств воздействия различных уровней дозировки лекарств в несколько моментов времени на приматов, кроме человека.

EBT-001 идентичен человеческой версии генной терапии, за исключением того, что в нем используются гРНК, специфичные для последовательностей SIV. Для доклинического испытания исследователи Темпла упаковали специфичную для SIV конструкцию генного редактирования CRISPR, включающую эндонуклеазу Cas9 и направляющие РНК, в носитель аденоассоциированного вируса 9 (AAV9), который можно было вводить внутривенно инфицированным SIV животным. Другие исследования подтвердили возможность использования AAV9 в качестве средства доставки для генной терапии как на животных моделях, так и в клинических испытаниях. ГРНК в конструкции нацелены на длинные концевые повторы вируса (LTR) и ген Gag. Оказавшись там, лечение приводит к одной из трех возможных делеций: 5’LTR в Gag, Gag в 3’LTR и 5’LTR в 3’LTR. Команда также манипулировала конструкцией таким образом, что после вырезания вирусного генома фрагмент не может просто реинтегрироваться обратно в геном.

“Мы [tried] нацеливаться на области вируса, которые не так сильно мутируют», — объяснила Триша Бурдо, доктор философии, эксперт по моделям ВИЧ-1 у приматов и один из авторов статьи. ОБЩ. Бурдо — профессор и заместитель заведующего кафедрой микробиологии, иммунологии и воспаления, а также Центра нейровирусологии и редактирования генов медицинской школы Темпла. Она начала работать над SIV во время учебы в докторантуре в Научно-исследовательском институте Скриппса и возглавила текущие исследования команды на макаках.

LTR и Gag высококонсервативны, что означает, что даже несмотря на то, что SIV, как и ВИЧ, мутирует, целевые регионы должны оставаться в основном теми же. Однако лечение все равно будет работать, даже если консервативные регионы изменятся. Например, если LTR мутирует, конструкция все равно вырезает ген Gag, и этого достаточно, чтобы предотвратить репликацию вируса. Более того, «поскольку мы используем две гРНК, а гРНК для LTR можно разрезать в двух местах, любой из этих разрезов сделает вирус неспособным к репликации», — объяснил Бурдо. «Это своего рода гарантия безопасности».

Согласно Генная терапия В статье команда отобрала 12 обезьян для двух исследований. Для одного исследования Бурдо и ее команда случайным образом разделили 10 обезьян на контрольную группу и две группы лечения. Животные в группе лечения получили инъекцию, содержащую одну из трех доз EBT-001. Исследователи также протестировали еще более высокие дозы препарата на двух дополнительных обезьянах в рамках второго исследования и протестировали этих участников через шесть месяцев.

В исследовании с участием 10 обезьян через три месяца после лечения исследователи проанализировали кровь и ткани из известных вирусных резервуаров в организме, таких как лимфатические узлы и селезенка, чтобы оценить эффект EBT-001. Они также собрали данные о биораспределении различных доз, которые они тестировали в ходе исследования. Они повторили анализ через шесть месяцев после лечения.

Результаты показали, что EBT-001 был широко распространен в образцах тканей обезьян, и были доказательства отредактированной провирусной ДНК SIV в клетках и тканях обезьян. Важно отметить, что не было никаких доказательств того, что препарат был токсичным в любой из доз, протестированных на обезьянах, и не наблюдалось никаких нецелевых эффектов. Некоторые обезьяны даже немного прибавляют в весе. Бурдо и Халили планируют продолжить работу над применением CRISPR для лечения ВИО. Например, они планируют изучить, что произойдет, если отказаться от АРТ и просто лечить обезьян CRISPR. Целью будет оценить, восстанавливается ли вирус после лечения в отсутствие лекарств.

Успешное испытание EBT-001 на макаках стало последним доказательством того, что эксцизию необходимо получить для получения федерального разрешения на тестирование EBT-101 на людях. В настоящее время компания набирает пациентов в исследование фазы I/II, которое официально начнется в 2022 году, и будет тестировать три дозы EBT 101. Каждый участник должен будет принимать АРТ до начала EBT-101 и получит одну дозу. препарата. За каждым человеком будут наблюдать в течение четырех лет. Всего в программу Excision планируется включить девять пациентов.

Один открытый вопрос, на который, как мы надеемся, ответят клинические испытания, заключается в том, сможет ли стратегия CRISPR успешно устранить все отдельные копии вируса из генома хозяина, не требуя дополнительных лекарств. «У нас есть гипотеза, что если мы уничтожим большую часть интегрированного вируса, это может усилить иммунную систему и уничтожить оставшиеся инфицированные клетки», — сказал Халили. «Это то, что нам скажут клинические испытания».

Если оно окажется таким же успешным, как и у неприматов, одной инъекции EBT-101 может быть достаточно, чтобы оказать помощь миллионам людей, живущих с ВИЧ. Более того, поскольку участники не будут принимать антиретровирусные препараты во время исследования, врачи смогут оценить, восстанавливается ли вирус после лечения, и если да, то когда именно это произойдет. Подобная информация была бы полезна для усовершенствования лечения, чтобы оно работало еще лучше, чем раньше. «Мы приближаемся к 40-летию пандемии ВИЧ/СПИДа. Лекарство давно назрело», — сказал Халили. «Мы уже в пути, но мы еще не там. Мы не собираемся останавливаться, пока не доберемся до цели».