CRISPR и антиретровирусные препараты полностью очистили мышиный организм от ВИЧ

Howard E. Gendelman et al. / Nature Communications, 2019

Исследователи полностью освободили от генетического материала вируса иммунодефицита человека первого типа (ВИЧ-1) мышей c инфицированными человеческими Т-лимфоцитами. Это сделали с помощью системы CRISPR и антиретровирусной терапии (АРТ) с медленным высвобождением, при этом отдельно друг от друга методы не дали такого же эффекта. Результаты работы изложены в статье в журнале Nature Communications.

ВИЧ проникает в Т-лимфоциты человека и обитает в них, таким образом разрушая иммунную систему изнутри. 30 лет назад заражение этим вирусом неизбежно приводило к развитию синдрома приобретенного иммунодефицита (СПИД) и к смерти через 10–15 лет после инфицирования. Сейчас существуют антиретровирусные препараты, их регулярный прием сдерживает рост числа вирусных частиц и позволяет ВИЧ-положительным людям жить до старости без развития СПИДа. Однако пока нет способов полностью очистить организм пациента от вируса. Лишь единицы избавились от ВИЧ за счет пересадки донорских клеток красного костного мозга, и все равно нет гарантии, что в их Т-лимфоцитах не осталось ДНК вируса.

Разработка методов полного устранения вируса иммунодефицита из организма продолжается и одно из перспективных направлений — редактирование ДНК с помощью системы CRISPR-Cas. В теории этот инструмент бактериального иммунитета мог бы вырезать гены ВИЧ-1 из ДНК клетки-хозяина. На практике метод еще не применяли к людям, но уже опробовали на грызунах. Однако в том исследовании авторы проверяли не эффективность удаления вирусной ДНК из Т-лимфоцитов, а лишь активность ВИЧ у тех мышей, которым редактировали геном. В новой работе ученые оценили именно наличие генного материала ВИЧ в лимфоцитах и других типах клеток инфицированных грызунов после проведенного лечения.

Вирус иммунодефицита человека не поражает мышей, поэтому, чтобы смоделировать ВИЧ-инфекцию у животных, ученые ввели им CD34+ гемопоэтические стволовые клетки человека. Когда гистологический анализ показал, что из них развились Т-лимфоциты, провели внутрибрюшинную инъекцию ВИЧ-1. Через две недели после инфицирования мышам начинали давать антиретровирусные препараты в наночастицах с липидной оболочкой. Такая оболочка увеличивала время высвобождения лекарств и позволяла реже принимать АРТ. Эту разновидность назвали LASER ART — long-acting slow-effective release antiviral therapy, противовирусная терапия с медленным высвобождением и долговременным действием. Еще через четыре недели LASER ART отменяли, а после этого вводили CRISPR/Cas9 в аденовирусах. Были и другие экспериментальные группы: в одной мышей лечили только АРТ, в другой — только CRISPR. Животные контрольной группы лечения не получали.

a — cхема эксперимента. График b отражает количество инфицированных ВИЧ Т-лимфоцитов, с — вирусную нагрузку мышей, d — количество ДНК ВИЧ в разных тканях грызунов после применения того или иного метода терапии.

Howard E. Gendelman et al. / Nature Communications, 2019

У всех грызунов, которым вводили CRISPR/Cas9 и (или) АРТ, снизилась вирусная нагрузка. Однако полностью избавились от следов ДНК ВИЧ во всех исследованных тканях только две мыши. Они принадлежали группе из семи животных, где после антиретровирусной терапии применили инструмент редактирования генома. Их гуманизированные Т-лимфоциты пересадили здоровым грызунам, и те не заразились. LASER ART в данном случае, по-видимому, помогла ослабить ВИЧ, за счет чего его гены стало легче уничтожить CRISPR. Хотя выборка пока мала, а эффективность комбинации методов далека от стопроцентной, такой результат показывает принципиальную возможность полного избавления от вируса иммунодефицита. Стоит отметить, что нецелевого редактирования ДНК CRISPR/Cas9 в этом исследовании не обнаружили, что важно для безопасности будущих методов лечения от ВИЧ.

Чтобы не приходилось вырезать ДНК вируса иммунодефицита из клеток пациентов, необходимо средство, которое не даст ВИЧ в эти клетки попасть. Работа над таким средством тоже идет. Антитела против ВИЧ и его родственников тестируют на обезьянах. Т-лимфоциты также «учат» атаковать вирус иммунодефицита, для чего модифицируют их рецепторы к антигенам.