Este protocolo descreve um novo método para administrar medicamentos antirretrovirais combinacionais orais que suprimem com sucesso a replicação do RNA do HIV-1 em camundongos humanizados.
A pandemia do vírus da imunodeficiência humana (HIV-1) continua a se espalhar incessantemente em todo o mundo e, atualmente, não há vacina disponível contra o HIV. Embora a terapia antirretroviral combinacional (cTARV) tenha sido bem-sucedida na supressão da replicação viral, ela não pode erradicar completamente o reservatório de indivíduos infectados pelo HIV. Uma estratégia de cura segura e eficaz para a infecção pelo HIV exigirá métodos multifacetados e, portanto, os avanços dos modelos animais para a infecção pelo HIV-1 são fundamentais para o desenvolvimento da pesquisa de cura do HIV. Camundongos humanizados recapitulam as principais características da infecção pelo HIV-1. O modelo de camundongo humanizado pode ser infectado pelo HIV-1 e a replicação viral pode ser controlada com regimes de cTARV. Além disso, a interrupção da cART resulta em um rápido rebote viral em camundongos humanizados. No entanto, a administração de cART ao animal pode ser ineficaz, difícil ou tóxica, e muitos regimes de cART clinicamente relevantes não podem ser utilizados de forma ideal. Além de ser potencialmente insegura para os pesquisadores, a administração de cART por um procedimento de injeção diária intensiva comumente usado induz o estresse pela contenção física do animal. O novo método de cART oral para tratar camundongos humanizados infectados pelo HIV-1 descrito neste artigo resultou na supressão da viremia abaixo do nível de detecção, aumento da taxa de restauração CD4+ e melhoria da saúde geral em camundongos humanizados infectados pelo HIV-1.
A expectativa de vida de indivíduos infectados pelo vírus da imunodeficiência humana crônica (HIV) melhorou significativamente com o tratamento antirretroviral combinatório (cTARV)1,2. A cTARV reduz com sucesso a replicação do HIV-1 e aumenta a contagem de células T CD4+ para a normalidade na maioria dos participantes cronicamente infectados pelo HIV-13, resultando em melhora da saúde geral e redução drástica da progressão da doença4. No entanto, o reservatório latente do HIV-1 é estabelecido mesmo quando a TARV é iniciada durante a infecção aguda 5,6,7. Os reservatórios persistem ao longo dos anos durante a TARV e o rápido rebote viral após a interrupção da TARV está bem documentado 8,9. Pessoas vivendo com HIV em TARV também estão predispostas a um maior risco de comorbidades como doenças cardiovasculares, câncer e distúrbios neurológicos10,11,12. Portanto, uma cura funcional para o HIV é necessária. Modelos animais para a infecção pelo HIV-1 oferecem vantagens óbvias no desenvolvimento e validação de novas estratégias de cura do HIV13,14,15. Camundongos humanizados, como modelo animal de pequeno porte, podem proporcionar reconstituição de células imunes humanas multilinhagem em diferentes tecidos, o que permite o estudo minucioso da infecção pelo HIV16,17,18,19. Dentre os modelos humanizados, o modelo humanizado de medula óssea-fígado-timo (BLT) recapitula com sucesso a infecção crônica pelo HIV-1, bem como as respostas imunes humanas funcionais à infecção pelo HIV-1 20,21,22,23,24. Portanto, o modelo humanizado de camundongo BLT tem sido amplamente utilizado para investigar diversos aspectos no campo da pesquisa sobre HIV. Camundongos BLT humanizados não são apenas modelos bem estabelecidos para a recapitulação da infecção persistente pelo HIV-1 e patogênese, mas também ferramentas consequentes para a avaliação de estratégias de intervenção baseadas em terapia celular. Os autores atuais e outros demonstraram que o modelo humanizado de camundongos BLT recapitula a infecção persistente pelo HIV-1 e a patogênese 25,26,27 e fornece ferramentas para avaliar estratégias de intervenção baseadas em terapia celular 28,29,30,31,32,33 .
Os esquemas de cTARV que consistem em combinações de medicamentos antirretrovirais que são tomados diariamente suprimem a replicação do HIV-1 a ponto de a carga viral em indivíduos tratados com sucesso permanecer indetectável a longo prazo34. Os resultados do tratamento de camundongos humanizados infectados pelo HIV com regimes de TARV clinicamente relevantes assemelham-se aos observados em indivíduos infectados pelo HIV-1 tratados com TARV22: os níveis de HIV-1 são suprimidos abaixo dos limites de detecção e interrupção dos resultados da cART em um rebote da replicação do HIV do reservatório latente35. A injeção subcutânea (SC)27,36,37 ou intraperitoneal (IP)37,38,39 é a via comumente utilizada para o tratamento da cART em camundongos humanizados. No entanto, a injeção diária intensiva induz estresse aos animais pela contenção física40. Também é trabalhoso e potencialmente inseguro para os pesquisadores devido ao aumento da exposição ao HIV durante o uso de objetos cortantes. A administração oral é ideal para imitar a absorção, distribuição e excreção de medicamentos cART que são tomados por indivíduos infectados pelo HIV-1. A administração oral geralmente envolve procedimentos personalizados e muitas vezes trabalhosos para colocar os medicamentos antirretrovirais em alimentos esterilizados (necessários devido à imunodeficiência dos camundongos) 24,37,41 ou água 42,43,44,45,46 , que pode ou não ser quimicamente compatível com muitos medicamentos antirretrovirais, ou resultar em algo que os ratos não comeriam ou beberiam prontamente (o que afetaria a dose e os níveis de drogas no corpo). O novo método de administração de cART peroral proposto aqui supera as tentativas de parto anteriores devido à sua compatibilidade com diferentes tipos de medicamentos antirretrovirais, segurança e facilidade de preparação e administração, e redução do estresse e ansiedade animal resultantes da injeção diária.
Tenofovir disoproxil fumarato (TDF), Elvitegravir (ELV) e Raltegravir (RAL) são drogas pouco solúveis em água. Curiosamente, o aumento da biodisponibilidade do TDF é observado com alimentos gordurosos, sugerindo que a inibição competitiva das lipases por alimentos gordurosos pode fornecer certa proteção para o TDF47. Portanto, os copos DietGel Boost foram selecionados para substituir a ração regular de roedores como método de entrega com base em seu modesto teor de gordura (20,3 g por 100 g) em comparação com a ração regular de roedores (10 g por 100 g) e uma dieta típica rica em gordura de camundongo (40-60 g por 100 g)48. O peso total de um copo é de 75 g; assim, cada xícara conterá a quantidade de alimento e, portanto, droga, suficiente para cinco ratos ao longo de 3 dias.
Um método de administração oral de cART é desenvolvido aqui para camundongos humanizados infectados pelo HIV-1, combinando três medicamentos antirretrovirais em alimentos ricos em nutrientes. Em comparação com a administração por injeções diárias, o parto oral é mais fácil de usar, limita a frequência de administração, reduz o manuseio dos animais, minimiza o estresse e melhora a segurança55. Até este ponto, apenas alguns estudos em camundongos humanizados 24,37,41<su…
The authors have nothing to disclose.
Gostaríamos de agradecer aos Drs. Romas Geleziunas e Jeff Murry e ao pessoal da Gilead por fornecerem os medicamentos antirretrovirais utilizados neste estudo. Este trabalho foi financiado pelo NCI 1R01CA239261-01 (to Kitchen), NIH Grants P30AI28697 (UCLA CFAR Virology Core, Gene and Cell Therapy Core e Humanized Mouse Core), U19AI149504 (PIs: Kitchen & Chen), CIRM DISC2-10748, NIDA R01DA-52841 (para Zhen), NIAID R2120200174 (PIs: Xie & Zhen), IRACDA K12 GM106996 (Carrillo). Este trabalho também foi apoiado pelo UCLA AIDS Institute, o James B. Pendleton Charitable Trust e a 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 |