Dit protocol beschrijft een nieuwe methode om orale gecombineerde antiretrovirale geneesmiddelen te leveren die met succes hiv-1-RNA-replicatie bij gehumaniseerde muizen onderdrukken.
De pandemie van het humaan immunodeficiëntievirus (HIV-1) blijft zich wereldwijd onverminderd verspreiden en momenteel is er geen vaccin beschikbaar tegen HIV. Hoewel gecombineerde antiretrovirale therapie (cART) succesvol is geweest in het onderdrukken van virale replicatie, kan het het reservoir van HIV-geïnfecteerde personen niet volledig uitroeien. Een veilige en effectieve genezingsstrategie voor HIV-infectie vereist multipronged methoden, en daarom zijn de vooruitgang van diermodellen voor HIV-1-infectie cruciaal voor de ontwikkeling van hiv-genezingsonderzoek. Gehumaniseerde muizen recapituleren de belangrijkste kenmerken van hiv-1-infectie. Het gehumaniseerde muismodel kan worden geïnfecteerd door HIV-1 en virale replicatie kan worden gecontroleerd met cART-regimes. Bovendien resulteert cART-onderbreking in een snelle virale rebound bij gehumaniseerde muizen. Toediening van cART aan het dier kan echter ineffectief, moeilijk of toxisch zijn en veel klinisch relevante cART-regimes kunnen niet optimaal worden gebruikt. Naast het feit dat het potentieel onveilig is voor onderzoekers, veroorzaakt toediening van cART door een veelgebruikte intensieve dagelijkse injectieprocedure stress door fysieke beperking van het dier. De nieuwe orale cART-methode voor de behandeling van HIV-1 geïnfecteerde gehumaniseerde muizen die in dit artikel worden beschreven, resulteerde in onderdrukking van viremie onder het detectieniveau, verhoogde snelheid van CD4 + -herstel en verbeterde algehele gezondheid bij HIV-1 geïnfecteerde gehumaniseerde muizen.
De levensverwachting van personen die met chronisch humaan immunodeficiëntievirus (HIV) zijn geïnfecteerd, is aanzienlijk verbeterd met combinatie antiretrovirale behandeling (cART)1,2. cART vermindert met succes de HIV-1-replicatie en verhoogt het aantal CD4 + T-cellen tot normaliteit bij de meerderheid van hiv-1 chronisch geïnfecteerde deelnemers3, wat resulteert in een verbeterde algehele gezondheid en dramatisch verminderde ziekteprogressie4. Het latente HIV-1-reservoir wordt echter zelfs vastgesteld wanneer ART wordt geïnitieerd tijdens acute infectie 5,6,7. Reservoirs blijven jarenlang bestaan tijdens ART en snelle virale rebound na ART-onderbreking is goed gedocumenteerd 8,9. Mensen met hiv op ART zijn ook vatbaar voor een hoger risico op comorbiditeiten zoals hart- en vaatziekten, kanker en neurostoornissen 10,11,12. Daarom is een functionele remedie voor HIV nodig. Diermodellen voor HIV-1-infectie bieden duidelijke voordelen bij het ontwikkelen en valideren van nieuwe HIV-genezingsstrategieën 13,14,15. Gehumaniseerde muizen, als een klein diermodel, kunnen multilineage menselijke immuuncelreconstitutie in verschillende weefsels bieden, wat de nauwkeurige studie van HIV-infectie mogelijk maakt 16,17,18,19. Onder gehumaniseerde modellen recapituleert het gehumaniseerde beenmerg-lever-thymus (BLT) -model met succes chronische HIV-1-infectie en functionele menselijke immuunresponsen op HIV-1-infectie 20,21,22,23,24. Daarom is het gehumaniseerde BLT-muismodel op grote schaal gebruikt om verschillende aspecten op het gebied van HIV-onderzoek te onderzoeken. Gehumaniseerde BLT-muizen zijn niet alleen gevestigde modellen voor de recapitulatie van persistente HIV-1-infectie en pathogenese, maar ook consequente hulpmiddelen voor de evaluatie van op celtherapie gebaseerde interventiestrategieën. De huidige auteurs en anderen hebben aangetoond dat het gehumaniseerde BLT-muizenmodel persistente HIV-1-infectie en pathogenese 25,26,27 samenvat en hulpmiddelen biedt om op celtherapie gebaseerde interventiestrategieën te evalueren 28,29,30,31,32,33.
cART-regimes bestaande uit combinaties van antiretrovirale geneesmiddelen die dagelijks worden ingenomen, onderdrukken hiv-1-replicatie tot het punt dat de virale lading bij succesvol behandelde personen op lange termijn niet detecteerbaar blijft34. De resultaten van de behandeling van hiv-geïnfecteerde gehumaniseerde muizen met klinisch relevante cART-regimes lijken op die waargenomen bij hiv-1 geïnfecteerde art-behandelde personen22: HIV-1-niveaus worden onderdrukt onder de detectiegrenzen en onderbreking van cART resulteert in een rebound van HIV-replicatie uit het latente reservoir35. Subcutane (SC)27,36,37 of intraperitoneale (IP)37,38,39 injectie is de route die vaak wordt gebruikt voor cART-behandeling bij gehumaniseerde muizen. Intensieve dagelijkse injectie veroorzaakt echter stress bij dieren door fysieke terughoudendheid40. Het is ook arbeidsintensief en potentieel onveilig voor onderzoekers vanwege verhoogde blootstelling aan HIV tijdens het gebruik van scherpe voorwerpen. Orale toediening is ideaal om de absorptie, distributie en uitscheiding na te bootsen van cART-geneesmiddelen die worden ingenomen door HIV-1-geïnfecteerde personen. Orale toediening omvat meestal aangepaste en vaak moeizame procedures om de antiretrovirale geneesmiddelen in gesteriliseerd (noodzakelijk vanwege de immunodeficiëntie van de muizen) voedsel 24,37,41 of water 42,43,44,45,46 , die al dan niet chemisch compatibel zijn met veel antiretrovirale geneesmiddelen, of resulteren in iets dat de muizen niet gemakkelijk zouden eten of drinken (wat de dosis- en medicijnniveaus in het lichaam zou beïnvloeden). De nieuwe perorale cART-toedieningsmethode die hier wordt voorgesteld, overtreft eerdere toedieningspogingen vanwege de compatibiliteit met verschillende soorten antiretrovirale geneesmiddelen, de veiligheid en het gemak van voorbereiding en toediening, en de vermindering van stress en angst bij dieren als gevolg van de dagelijkse injectie.
Tenofovirdisoproxilfumaraat (TDF), Elvitegravir (ELV) en Raltegravir (RAL) zijn slecht in water oplosbare geneesmiddelen. Interessant is dat een verhoogde biologische beschikbaarheid van TDF wordt waargenomen met vet voedsel, wat suggereert dat competitieve remming van lipasen door vet voedsel een zekere bescherming voor TDF47 kan bieden. Daarom werden DietGel Boost-bekers geselecteerd om reguliere knaagdier chow te vervangen als de leveringsmethode op basis van hun bescheiden vetgehalte (20,3 g per 100 g) in vergelijking met gewone knaagdier chow (10 g per 100 g) en een typisch muis vetrijk dieet (40-60 g per 100 g)48. Het totale gewicht van één kopje is 75 g; dus elke beker bevat de hoeveelheid voedsel en dus het medicijn, voldoende voor vijf muizen gedurende 3 dagen.
Een orale cART-toedieningsmethode wordt hier ontwikkeld voor HIV-1 geïnfecteerde gehumaniseerde muizen door drie antiretrovirale geneesmiddelen te combineren in voedsel met een hoog voedingsgehalte. In vergelijking met toediening door dagelijkse injecties is orale toediening gemakkelijker te gebruiken, beperkt de toedieningsfrequentie, vermindert de behandeling van dieren, minimaliseert stress en verbetert de veiligheid55. Tot nu toe hebben slechts een paar studies bij gehumaniseerde muizen<sup c…
The authors have nothing to disclose.
We willen Drs. Romas Geleziunas en Jeff Murry en de mensen van Gilead bedanken voor het verstrekken van de antiretrovirale geneesmiddelen die in deze studie worden gebruikt. Dit werk werd gefinancierd door NCI 1R01CA239261-01 (to Kitchen), NIH Grants P30AI28697 (de UCLA CFAR Virology Core, Gene and Cell Therapy Core en Humanized Mouse Core), U19AI149504 (PI’s: Kitchen &Chen), CIRM DISC2-10748, NIDA R01DA-52841 (naar Zhen), NIAID R2120200174 (PI’s: Xie & Zhen), IRACDA K12 GM106996 (Carrillo). Dit werk werd ook ondersteund door het UCLA AIDS Institute, de James B. Pendleton Charitable Trust en de McCarthy Family Foundation.
60 mm petri dish | Thermo Scientific Nunc | 150288 | For aliquoting ART food |
APC anti-human CD8 Antibody | Biolegend | 344722 | For flow cytometry |
BD LSRFortessa | BD biosciences | For flow data collection | |
CD34 microbeads | Miltenyi Biotec | 130-046-702 | For NSG-BLT mice generation |
Centrifuge tubes | Falcon | 14-432-22 | For dissolving ART |
DietGel Boost | ClearH2O | 72-04-5022 | For making ART food |
Elvitegravir | Gilead | Gifted from Gilead | |
Emtricitabine | Gilead | Gifted from Gilead | |
FITC anti-human CD3 Antibody | Biolegend | 317306 | For flow cytometry |
Flowjo software | FlowJo | For flow cytometry data analysis | |
HIV-1 forward primer: 5′-CAATGGCAGCAATTTCACCA-3′; | IDT | Customized | For viral load RT-PCR |
HIV-1 probe: 5′-[6-FAM]CCCACCAACAGGCGGCCT TAACTG [Tamra-Q]-3′; |
IDT | Customized | For viral load RT-PCR |
HIV-1 reverse primer: 5′-GAATGCCAAATTCCTGCTTGA-3′; | IDT | Customized | For viral load RT-PCR |
Human fetal tissue | Advanced Bioscience Resources, Inc | ||
Mice, strain NOD.Cg-Prkdcscid Il2rgtm1Wjl/SzJ | The Jackson Laboratory | 5557 | For constructing the humanized mice |
Pacific Blue anti-human CD45 | Biolegend | 304022 | For flow cytometry |
PerCP anti-human CD4 Antibody | Biolegend | 300528 | For flow cytometry |
QIAamp Viral RNA Kits | Qiagen | 52904 | For measuring viral load |
Raltegravir | Merck | Gifted from Merck | |
Sterile cell scrapers | Thermo Scientific | 179693 | For aliquoting ART food |
TaqMan RNA-To-Ct 1-Step Kit | Applied Biosystems | 4392653 | For plasma viral load detection |
Tenofovir disoproxil fumarate | Gilead | Gifted from Gilead | |
Trimethoprim-Sulfamethoxazole | Pharmaceutical Associates | NDC 0121-0854-16 | For keeping ART food sterile. Each 5mL teaspoon contains 200 mg Sulfamethoxazole, USP 40 mg Trimethoprim, USP NMT 0.5% Alcohol |