Комбинация вариантов CRISPR-терапии успешнее элиминирует ВИЧ из организма, чем одиночные варианты

По данным на 2021 год, в мире около 40 миллионов человек являются носителями ВИЧ. К настоящему моменту известны как минимум три случая полного излечения от ВИЧ-инфекции. В каждом из них у пациентов был острый миелоидный лейкоз, который лечили пересадкой костного мозга от донора с мутацией в гене CCR5. Эта мутация приводит к синтезу другой изоформы белка и невосприимчивости Т-лимфоцитов к вирионам ВИЧ. Современное стандартное лечение ВИЧ включает в себя антиретровирусную терапию (АРТ) и нейтрализующие антитела широкого спектра, которые способны распознавать многочисленные штаммы ВИЧ. К сожалению, при такой терапии невозможно полное элиминирование вируса. Постоянное нахождение ВИЧ в CD4+ T-лимфоцитах и мононуклеарных фагоцитах (моноцитах, макрофагах и дендритных клетках) — преграда для полного излечения. Ранее ученые добились эффективного устранения вирусной инфекции после длительной АРТ и CRISPR-терапии, нацеленной на ген LTR-Gag. Сейчас авторы предположили, что с помощью редактирования генома пациента на основе CRISPR возможна элиминация вируса.

Ученые разработали две гидовых РНК (гРНК), специфичных к определенным участкам CCR5. Нацеленная с их помощью система CRISPR должна вырезать из последовательности гена 900 нуклеотидов. Успешное редактирование и отсутствие внецелевого расщепления было подтверждено с помощью ПЦР и секвенирования по Сэнгеру.
На культурах клеток было показано, что отсутствие экспрессии CCR5 препятствует заражению CCR5-тропным штаммом ВИЧ-1. Затем ученые оценили эффективность работы такой CRISPR-системы на неинфицированных гуманизированных мышах. Мыши получили однократную дозу CRISPR-Cas9, нацеленной на CCR5 (CRISPR-CCR5). Результаты проточной цитометрии показали уменьшение экспрессии CCR5 в CD45+CD3+CD4+ Т-лимфоцитах с пиком снижения на 7 сутки.

После ученые перешли на инфицированных мышей, чтобы сравнить эффективность разных вариантов терапии. Исследовали различные комбинации CRISPR- CCR5, CRISPR- LTR-Gag и АРТ.Через две недели после заражения 48 гуманизированных мышей ВИЧ-1 их поделили на 6 групп. Первая группа была контрольной и не получала лечение, мышам второй группы вводили оба варианта CRISPR-Cas9. Третья группа находилась на стандартной АРТ. Четвертая получала АРТ в сочетании с CRISPR-LTR-Gag. Пятая группа аналогичным образом находилась на АРТ вместе с CRISPR, нацеленной на CCR5. Шестая группа получала все три вида терапии — два варианта CRISPR и АРТ. Восстановление числа CD4+ Т-лимфоцитов наблюдалось во всех группах, находящихся на АРТ, причем cамое большое число было в шестой группе. Также у половины мышей этой группы не наблюдалось эффекта отмены терапии — в крови этих животных не отмечалось вирусной нагрузки спустя 11 недель после прекращения АРТ. Анализ внутренних органов подтвердил результаты — ни РНК, ни ДНК вируса не обнаруживались в селезенке, кишечнике, костном мозге, печени, почках, легких и головном мозге этих животных.

Для подтверждения полученных данных ученые повторили эксперимент. Они заразили 9 гуманизированных мышей, а затем ввели им CRISPR-CCR5 через 7 недель после инфицирования и CRISPR-LTR-Gag еще неделю спустя. Три неинфицированных мыши служили отрицательным контролем. В конце эксперимента у шести из девяти подопытных мышей не было признаков виремии. У большинства восстановилось количество CD4+ Т-лимфоцитов. ПЦР-анализ подтвердил отсутствие вирусных ДНК и РНК в тканях пяти мышей. Еще у одной мыши вирус был обнаружен в тканях, хотя вирусная нагрузка в крови отсутствовала. Опираясь на это, авторы подчеркивают важность контроля тканевых резервуаров вируса, так как он может сохраняться там и после удаления из кровотока. Общий процент элиминации вируса новой сочетанной терапией в двух экспериментах составил 58%. Побочных эффектов, связанных с редактированием генома, не обнаружили.

Ученые заключили, что применение двух стратегий CRISPR в сочетании с АРТ позволяет достаточно успешно элиминировать ВИЧ-1 в животной модели. Для дальнейшего повышения эффективности терапии необходимо изучение тканевых резервуаров вируса. Предложенный подход к терапии имеет потенциал для применения в клинической практике, несмотря на ряд ограничений, связанных с доставкой CRISPR-Cas9 системы в отдельные ткани и органы.