Denne protokollen beskriver en ny metode for å levere orale kombinasjons-antiretrovirale legemidler som vellykket undertrykker HIV-1 RNA-replikasjon hos humaniserte mus.
Humant immunsviktvirus (HIV-1) -pandemien fortsetter å spre seg med uforminsket styrke over hele verden, og for tiden er det ingen vaksine tilgjengelig mot HIV. Selv om kombinert antiretroviral terapi (cART) har vært vellykket i å undertrykke viral replikasjon, kan det ikke helt utrydde reservoaret fra HIV-infiserte individer. En sikker og effektiv kurstrategi for HIV-infeksjon vil kreve multipronged metoder, og derfor er fremskrittene av dyremodeller for HIV-1-infeksjon avgjørende for utviklingen av HIV-kurforskning. Humaniserte mus rekapitulerer viktige trekk ved HIV-1-infeksjon. Den humaniserte musemodellen kan infiseres av HIV-1 og viral replikasjon kan kontrolleres med cART-regimer. Videre resulterer cART-avbrudd i en rask viral rebound hos humaniserte mus. Administrering av cART til dyret kan imidlertid være ineffektivt, vanskelig eller giftig, og mange klinisk relevante cART-regimer kan ikke utnyttes optimalt. Sammen med å være potensielt usikre for forskere, induserer administrering av cART ved en vanlig intensiv daglig injeksjonsprosedyre stress ved fysisk begrensning av dyret. Den nye orale cART-metoden for å behandle HIV-1-infiserte humaniserte mus beskrevet i denne artikkelen resulterte i undertrykkelse av viremi under deteksjonsnivået, økt grad av CD4 + restaurering og forbedret generell helse hos HIV-1-infiserte humaniserte mus.
Forventet levetid for kronisk humant immunsviktvirus (HIV)-infiserte individer er betydelig forbedret med kombinasjons-antiretroviral behandling (cART)1,2. cART reduserer vellykket HIV-1-replikasjonen og øker CD4 + T-celletallet til normalitet hos flertallet av HIV-1 kronisk infiserte deltakere3, noe som resulterer i forbedret generell helse og dramatisk redusert sykdomsprogresjon4. Det latente HIV-1-reservoaret etableres imidlertid selv når ART initieres ved akutt infeksjon 5,6,7. Reservoarer vedvarer over år under ART og rask viral rebound etter ART-avbrudd er godt dokumentert 8,9. Personer som lever med HIV på ART er også disponert for en høyere risiko for comorbiditeter som kardiovaskulær sykdom, kreft og nevroforstyrrelser10,11,12. Derfor er det nødvendig med en funksjonell kur for HIV. Dyremodeller for HIV-1-infeksjon gir åpenbare fordeler ved å utvikle og validere nye HIV-kurstrategier13,14,15. Humaniserte mus, som en liten dyremodell, kan gi multilineage human immuncelle rekonstituering i forskjellige vev, noe som gjør det mulig å studere HIV-infeksjon16,17,18,19. Blant humaniserte modeller rekapitulerer den humaniserte benmarg-lever-tymus (BLT) -modellen vellykket kronisk HIV-1-infeksjon samt funksjonelle humane immunresponser mot HIV-1-infeksjon 20,21,22,23,24. Derfor har den humaniserte BLT-musemodellen blitt mye brukt til å undersøke ulike aspekter i HIV-forskningsfeltet. Humaniserte BLT-mus er ikke bare veletablerte modeller for rekapitulering av vedvarende HIV-1-infeksjon og patogenese, men også konsekvensverktøy for evaluering av celleterapibaserte intervensjonsstrategier. De nåværende forfatterne og andre har vist at den humaniserte BLT-musemodellen rekapitulerer vedvarende HIV-1-infeksjon og patogenese 25,26,27 og gir verktøy for å evaluere celleterapibaserte intervensjonsstrategier 28,29,30,31,32,33.
cART-regimer som består av kombinasjoner av antiretrovirale legemidler som tas daglig, undertrykker HIV-1-replikasjon til det punktet at virusbelastningen hos vellykkede behandlede individer forblir uoppdagelig på lang sikt34. Resultatene av behandling av HIV-infiserte humaniserte mus med klinisk relevante cART-regimer ligner de som er observert hos HIV-1-infiserte ART-behandlede individer22: HIV-1-nivåer undertrykkes under grensene for deteksjon og avbrudd av cART-resultater i en rebound av HIV-replikasjon fra det latente reservoaret35. Subkutan (SC)27,36,37 eller intraperitoneal (IP)37,38,39 injeksjon er ruten som vanligvis brukes til cART-behandling hos humaniserte mus. Imidlertid induserer intensiv daglig injeksjon stress til dyr ved fysisk tilbakeholdenhet40. Det er også arbeidskrevende og potensielt usikkert for forskere på grunn av økt eksponering for HIV mens du bruker skarpe stoffer. Oral administrering er ideell for å etterligne absorpsjon, distribusjon og utskillelse av cART-legemidler som tas av HIV-1-infiserte personer. Oral administrering innebærer vanligvis tilpassede og ofte arbeidskrevende prosedyrer for å sette de antiretrovirale legemidlene i sterilisert (nødvendig på grunn av immundefekt hos musene) mat 24,37,41 eller vann 42,43,44,45,46 , som kan eller ikke kan være kjemisk kompatibel med mange antiretrovirale legemidler, eller resultere i noe musene ikke lett vil spise eller drikke (noe som vil påvirke dose og legemiddelnivåer i kroppen). Den nye perorale cART-administrasjonsmetoden som foreslås her, overgår tidligere leveringsforsøk på grunn av dens kompatibilitet med forskjellige typer antiretrovirale legemidler, sikkerhet og enkel forberedelse og administrasjon, og reduksjon av dyrs stress og angst som følge av den daglige injeksjonen.
Tenofovirdisoproksilfumarat (TDF), Elvitegravir (ELV) og Raltegravir (RAL) er dårlig vannløselige legemidler. Interessant nok observeres økt biotilgjengelighet av TDF med fettstoffer, noe som tyder på at konkurransedyktig inhibering av lipaser av fet mat kan gi viss beskyttelse for TDF47. Derfor ble DietGel Boost-kopper valgt for å erstatte vanlig gnager chow som leveringsmetode basert på deres beskjedne fettinnhold (20,3 g per 100 g) sammenlignet med vanlig gnager chow (10 g per 100 g) og et typisk mus fettfattig kosthold (40-60 g per 100 g) 48. Den totale vekten av en kopp er 75 g; Dermed vil hver kopp inneholde mengden mat, og derfor stoff, tilstrekkelig for fem mus over 3 dager.
En oral cART-administrasjonsmetode er utviklet her for HIV-1-infiserte humaniserte mus ved å kombinere tre antiretrovirale legemidler innen næringsrik mat. Sammenlignet med administrasjon ved daglige injeksjoner, er oral levering enklere å bruke, begrenser administrasjonsfrekvensen, reduserer dyrehåndtering, minimerer stress og forbedrer sikkerheten55. Frem til dette punktet har bare noen få studier på humaniserte mus 24,37,41 brukt matpellets som inneholder knuste ART-stoffer for å behandl…
The authors have nothing to disclose.
Vi vil gjerne takke Dr. Romas Geleziunas og Jeff Murry og folket på Gilead for å gi de antiretrovirale legemidlene som brukes i denne studien. Dette arbeidet ble finansiert av NCI 1R01CA239261-01 (til Kitchen), NIH Grants P30AI28697 (UCLA CFAR Virology Core, Gene and Cell Therapy Core og Humanized Mouse Core), U19AI149504 (PIs: Kitchen & Chen), CIRM DISC2-10748, NIDA R01DA-52841 (til Zhen), NIAID R2120200174 (PIs: Xie & Zhen), IRACDA K12 GM106996 (Carrillo). Dette arbeidet ble også støttet av 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 |