Экзосомы с эпигенетическим регулятором подавляют ВИЧ-инфекцию у гуманизированных мышей

Эпигенетическая репрессия ВИЧ может стать более эффективной и безопасной альтернативой антиретровирусной терапии. Конструкция из мРНК активных доменов ДНК-метилтрансферазы 3A, нацеленных на определенный участок вирусного генома, заключается в экзосомы. В таком виде она предотвращает реактивацию вируса в клеточных и мышиных моделях инфекции.

Микрофотография экзосомы и схема экзосомы с полезной нагрузкой.

Credit: Surya Shrivastava / City of Hope | Пресс-релиз | CC BY 4.0

Антиретровирусная терапия (АРТ) ВИЧ-инфекции нередко дает тяжелые побочные эффекты. Кроме того, у пациентов, живущих с ВИЧ, может выработаться устойчивость к ней. Ученые из США предложили альтернативу АРТ — эпигенетическую репрессию вируса, «запирающую» его в перманентно латентном состоянии.

Препараты, блокирующие транскрипцию ВИЧ, токсичны, поэтому ученые обратились к клеточным белкам, участвующим в эпигенетической регуляции. Ранее на клеточных моделях было показано, что гиперметилирование длинных концевых повторов (LTR) на 5’-конце вирусного генома переводит инфекцию ВИЧ-1 в латентное состояние. В новой работе в качестве метилирующего агента была выбрана ДНК-метилтрансфераза 3A (DNMT3A). Чтобы обеспечить специфичность действия, DNMT3A сшили с цинковым пальцем ZFP-362b, который связывается с LTR ВИЧ-1 в позиции 362. Взаимодействие ZFP-362b с ВИЧ-1 и его эффект были описаны этой же командой ранее.

Идеальная терапия должна быть не только специфичной, но также короткоживущей (это позволит избежать нецелевой активности) и проникающей во все резервуары ВИЧ. Ученые предположили, что соблюсти все условия позволит доставка терапевтических компонентов в виде мРНК в экзосомах. Они воспользовались экзосомной системой доставки EXOtic, разработанной ранее другой научной группой.

Предварительные эксперименты на культурах инфицированных клеток показали, что наиболее стабильную и устойчивую к реактивации репрессию ВИЧ-1 обеспечивает ZFP-362b, сшитый с активными доменами DNMT3A, а именно с PWWP, ADD и коровым метилтрансферазным доменом. Конструкция получила название ZPAMt.

В системе EXOtic используется маркерный экзосомный белок CD63, сшитый с пептидом L7Ae архей. Этот пептид рекрутирует и способствует инкапсуляции в экзосому мРНК, содержащую домен C/Dbox. Домен добавили на 3'-конец мРНК ZPAMt. Экзосомы производились в клетках HEK293T. Компоненты доставлялись в клетки с помощью специально разработанного для EXOtic набора плазмид.

Эффективность экзосом сначала проверили на донорских периферических мононуклеарных клетках крови, инфицированных ВИЧ-1. Обработка клеток экзосомами привела к значительному снижению вирусной транскрипции. Это говорит о возможности доставки экзосом в клетки-мишени и функциональности их содержимого.

На следующем этапе ученые протестировали экзосомы на мышиных моделях инфекции ВИЧ-1. Они выбрали ретроорбитальный путь введения и дозировку 100х109 экзосом на мышь — в этих условиях экзосомы накапливались в мозге, костном мозге, печени и селезенке. Работа велась на гуманизированных иммунодефицитных мышах. В модели острой инфекции мышам подсаживали зараженные человеческие периферические мононуклеарные клетки крови, через две недели начинали двухнедельный курс АРТ, а затем вводили экзосомы, содержащие ZPAMt, только ZFP или люциферазу раз в неделю в течение шести недель. Только у мышей из группы ZPAMt наблюдалась стабильная репрессия ВИЧ-1 в течение 10 недель от старта эксперимента. Анализ тканей этих мышей подтвердил высокий уровень метилирования 5’LTR в инфицированных клетках, при этом нецелевая активность ZPAMt не детектировалась. На мышиной модели хронической инфекции (мышам подсаживали инфицированные человеческие CD34+ клетки и лечили по той же схеме) ученые показали, что экзосомы с ZPAMt пересекают гематоэнцефалический барьер и успешно репрессируют ВИЧ-1 в мозге. При этом терапия экзосомами, полученными в HEK293T, не была токсична для печени.

«Мы показали, что экзосомы системно блокируют и запирают экспрессию ВИЧ. Впервые стратегия “заблокируй и запри” успешно применена in vivo для терапии ВИЧ-инфекции в мозге», — говорит главный автор работы Кевин Моррис, профессор Центра генной терапии в медицинской организации City of Hope (США). Результаты исследования могу лечь в основу платформы для экзосомной доставки терапии ВИЧ.

Источник

Surya Shrivastava, et al. Exosome-mediated stable epigenetic repression of HIV-1. // Nature Communications volume 12, Article number: 5541 (2021); DOI: 10.1038/s41467-021-25839-2

Цитата по пресс-релизу

Добавить в избранное

Вам будет интересно