Denne protokol beskriver en ny metode til at levere orale kombinationsmæssige antiretrovirale lægemidler, der med succes undertrykker HIV-1 RNA-replikation i humaniserede mus.
Pandemien med human immundefektvirus (HIV-1) fortsætter med at sprede sig med uformindsket styrke over hele verden, og i øjeblikket er der ingen vaccine tilgængelig mod hiv. Selvom kombinationsmæssig antiretroviral terapi (cART) har haft succes med at undertrykke viral replikation, kan den ikke fuldstændigt udrydde reservoiret fra HIV-inficerede individer. En sikker og effektiv kurstrategi mod hiv-infektion vil kræve flerstrengede metoder, og derfor er udviklingen af dyremodeller for HIV-1-infektion afgørende for udviklingen af hiv-kurforskning. Humaniserede mus rekapitulerer nøglefunktioner ved HIV-1-infektion. Den humaniserede musemodel kan inficeres af HIV-1, og viral replikation kan kontrolleres med cART-regimer. Desuden resulterer cART-afbrydelse i en hurtig viral rebound i humaniserede mus. Administration af cART til dyret kan imidlertid være ineffektiv, vanskelig eller giftig, og mange klinisk relevante cART-regimer kan ikke udnyttes optimalt. Sammen med at være potentielt usikker for forskere, indgiver administration af cART ved en almindeligt anvendt intensiv daglig injektionsprocedure stress ved fysisk fastholdelse af dyret. Den nye orale cART-metode til behandling af HIV-1-inficerede humaniserede mus beskrevet i denne artikel resulterede i undertrykkelse af viræmi under detektionsniveauet, øget hastighed af CD4 + restaurering og forbedret generel sundhed hos HIV-1-inficerede humaniserede mus.
Den forventede levetid for kronisk human immundefektvirus (HIV)-inficerede personer er signifikant forbedret med kombinationsbaseret antiretroviral behandling (cART)1,2. cART reducerer med succes HIV-1-replikationen og øger CD4 + T-celletal til normalitet hos størstedelen af HIV-1 kronisk inficerede deltagere3, hvilket resulterer i forbedret generel sundhed og dramatisk reduceret sygdomsprogression4. Imidlertid etableres det latente HIV-1-reservoir, selv når ART initieres under akut infektion 5,6,7. Reservoirer fortsætter over år under ART, og hurtig viral rebound efter ART-afbrydelse er veldokumenteret 8,9. Mennesker, der lever med hiv på ART, er også udsat for en højere risiko for comorbiditeter som hjerte-kar-sygdomme, kræft og neuroforstyrrelser10,11,12. Derfor er der brug for en funktionel kur mod hiv. Dyremodeller for HIV-1-infektion giver åbenlyse fordele ved at udvikle og validere nye HIV-kurstrategier13,14,15. Humaniserede mus, som en lille dyremodel, kan give multilineage human immuncellerekonstitution i forskellige væv, hvilket giver mulighed for tæt undersøgelse af HIV-infektion16,17,18,19. Blandt humaniserede modeller rekapitulerer den humaniserede knoglemarv-lever-thymus (BLT) -model med succes kronisk HIV-1-infektion samt funktionelle humane immunresponser på HIV-1-infektion 20,21,22,23,24. Derfor er den humaniserede BLT-musemodel blevet brugt i vid udstrækning til at undersøge forskellige aspekter inden for HIV-forskningsområdet. Humaniserede BLT-mus er ikke kun veletablerede modeller til rekapitulering af vedvarende HIV-1-infektion og patogenese, men også følgeværktøjer til evaluering af celleterapibaserede interventionsstrategier. De nuværende forfattere og andre har vist, at den humaniserede BLT-musemodel rekapitulerer vedvarende HIV-1-infektion og patogenese 25,26,27 og giver værktøjer til at evaluere celleterapibaserede interventionsstrategier 28,29,30,31,32,33.
cART-regimer bestående af kombinationer af antiretrovirale lægemidler, der tages dagligt, undertrykker HIV-1-replikation til det punkt, at den virale belastning hos succesfuldt behandlede individer forbliver uopdagelig på lang sigt34. Resultaterne af behandling af HIV-inficerede humaniserede mus med klinisk relevante cART-regimer ligner dem, der observeres hos HIV-1-inficerede ART-behandlede individer22: HIV-1-niveauer undertrykkes under grænserne for påvisning og afbrydelse af cART resulterer i en rebound af HIV-replikation fra det latente reservoir35. Subkutan (SC)27,36,37 eller intraperitoneal (IP)37,38,39 injektion er den vej, der almindeligvis anvendes til cART-behandling hos humaniserede mus. Imidlertid fremkalder intensiv daglig injektion stress på dyr ved fysisk fastholdelse40. Det er også arbejdskrævende og potentielt usikkert for forskere på grund af øget eksponering for hiv, mens de bruger skarpe. Oral administration er ideel til at efterligne absorption, distribution og udskillelse af cART-lægemidler, der tages af HIV-1-inficerede individer. Oral administration involverer typisk tilpassede og ofte besværlige procedurer for at sætte de antiretrovirale lægemidler i steriliseret (nødvendigt på grund af musenes immundefekt) mad 24,37,41 eller vand 42,43,44,45,46 , som måske eller måske ikke er kemisk kompatibel med mange antiretrovirale lægemidler eller resulterer i noget, musene ikke let ville spise eller drikke (hvilket ville påvirke dosis- og lægemiddelniveauer i kroppen). Den nye peroral cART-administrationsmetode, der foreslås her, overgår tidligere leveringsforsøg på grund af dens kompatibilitet med forskellige typer antiretrovirale lægemidler, sikkerhed og nem forberedelse og administration og reduktion af dyrestress og angst som følge af den daglige injektion.
Tenofovirdisoproxilfumarat (TDF), Elvitegravir (ELV) og Raltegravir (RAL) er dårligt vandopløselige lægemidler. Interessant nok observeres øget biotilgængelighed af TDF med fedtholdige fødevarer, hvilket tyder på, at konkurrencedygtig hæmning af lipaser af fed mad kan give en vis beskyttelse for TDF47. Derfor blev DietGel Boost-kopper valgt til at erstatte almindelig gnaverchow som leveringsmetode baseret på deres beskedne fedtindhold (20,3 g pr. 100 g) sammenlignet med almindelig gnaverchow (10 g pr. 100 g) og en typisk fedtholdig musediæt (40-60 g pr. 100 g)48. Den samlede vægt af en kop er 75 g; Således vil hver kop indeholde mængden af mad og derfor lægemiddel, der er tilstrækkelig til fem mus over 3 dage.
En oral cART-administrationsmetode er udviklet her til HIV-1-inficerede humaniserede mus ved at kombinere tre antiretrovirale lægemidler inden for mad med højt næringsindhold. Sammenlignet med administration ved daglige injektioner er oral levering lettere at bruge, begrænser administrationsfrekvensen, reducerer dyrehåndtering, minimerer stress og forbedrer sikkerheden55. Indtil dette tidspunkt har kun få undersøgelser i humaniserede mus 24,37,41 brugt madpiller indeholdende knuste ART-læg…
The authors have nothing to disclose.
Vi vil gerne takke Dr. Romas Geleziunas og Jeff Murry og folkene hos Gilead for at levere de antiretrovirale lægemidler, der anvendes i denne undersøgelse. Dette arbejde blev finansieret af NCI 1R01CA239261-01 (til køkken), NIH Grants P30AI28697 (UCLA CFAR Virology Core, Gene and Cell Therapy Core og Humanized Mouse Core), U19AI149504 (: Kitchen & Chen), CIRM DISC2-10748, NIDA R01DA-52841 (til Zhen), NIAID R2120200174 (: Xie & Zhen), IRACDA K12 GM106996 (Carrillo). Dette arbejde blev også støttet af UCLA AIDS Institute, James B. Pendleton Charitable Trust og 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 |