Detta protokoll beskriver en ny metod för att leverera orala kombinations-antiretrovirala läkemedel som framgångsrikt undertrycker HIV-1 RNA-replikation hos humaniserade möss.
Pandemin med humant immunbristvirus (HIV-1) fortsätter att spridas med oförminskad styrka över hela världen, och för närvarande finns det inget vaccin tillgängligt mot HIV. Även om kombinationsantiretroviral terapi (cART) har lyckats undertrycka viral replikation, kan den inte helt utrota reservoaren från HIV-infekterade individer. En säker och effektiv botstrategi för HIV-infektion kommer att kräva mångsidiga metoder, och därför är framstegen med djurmodeller för HIV-1-infektion avgörande för utvecklingen av HIV-botemedelsforskning. Humaniserade möss rekapitulerar viktiga funktioner i HIV-1-infektion. Den humaniserade musmodellen kan infekteras av HIV-1 och viral replikation kan kontrolleras med cART-regimer. Dessutom resulterar cART-avbrott i en snabb viral rebound hos humaniserade möss. Administrering av cART till djuret kan dock vara ineffektivt, svårt eller giftigt, och många kliniskt relevanta cART-regimer kan inte utnyttjas optimalt. Tillsammans med att vara potentiellt osäkra för forskare, inducerar administrering av cART genom ett vanligt intensivt dagligt injektionsförfarande stress genom fysisk fasthållning av djuret. Den nya orala cART-metoden för att behandla HIV-1-infekterade humaniserade möss som beskrivs i denna artikel resulterade i undertryckande av viremi under detektionsnivån, ökad hastighet av CD4 + -restaurering och förbättrad allmän hälsa hos HIV-1-infekterade humaniserade möss.
Den förväntade livslängden för patienter med kroniskt humant immunbristvirus (HIV)-infekterade individer har förbättrats avsevärt med antiretroviral kombinationsbehandling (cART)1,2. cART minskar framgångsrikt HIV-1-replikationen och ökar antalet CD4 + T-celler till normalitet hos majoriteten av HIV-1 kroniskt infekterade deltagare3, vilket resulterar i förbättrad allmän hälsa och dramatiskt minskad sjukdomsprogression4. Den latenta HIV-1-reservoaren etableras dock även när ART initieras under akut infektion 5,6,7. Reservoarer kvarstår under flera år under ART och snabb viral återhämtning efter ART-avbrott är väldokumenterad 8,9. Personer som lever med HIV på ART är också predisponerade för en högre risk för comorbiditeter som hjärt-kärlsjukdom, cancer och neurostörningar10,11,12. Därför behövs ett funktionellt botemedel mot hiv. Djurmodeller för HIV-1-infektion erbjuder uppenbara fördelar när det gäller att utveckla och validera nya HIV-botemedelsstrategier13,14,15. Humaniserade möss, som en liten djurmodell, kan ge multilineage mänsklig immuncellsrekonstitution i olika vävnader, vilket möjliggör en noggrann studie av HIV-infektion16,17,18,19. Bland humaniserade modeller rekapitulerar den humaniserade benmärgs-lever-tymus (BLT) -modellen framgångsrikt kronisk HIV-1-infektion samt funktionella mänskliga immunsvar mot HIV-1-infektion 20,21,22,23,24. Därför har den humaniserade BLT-musmodellen använts i stor utsträckning för att undersöka olika aspekter inom HIV-forskningsområdet. Humaniserade BLT-möss är inte bara väletablerade modeller för rekapitulation av ihållande HIV-1-infektion och patogenes, utan också följdverktyg för utvärdering av cellterapibaserade interventionsstrategier. De nuvarande författarna och andra har visat att den humaniserade BLT-mössmodellen rekapitulerar ihållande HIV-1-infektion och patogenes 25,26,27 och ger verktyg för att utvärdera cellterapibaserade interventionsstrategier 28,29,30,31,32,33.
cART-regimer som består av kombinationer av antiretrovirala läkemedel som dagligen undertrycker HIV-1-replikation till den grad att virusbelastningen hos framgångsrikt behandlade individer förblir omöjlig att upptäcka på lång sikt34. Resultaten av behandling av HIV-infekterade humaniserade möss med kliniskt relevanta cART-regimer liknar de som observerats hos HIV-1-infekterade ART-behandlade individer22: HIV-1-nivåer undertrycks under gränserna för detektion och avbrott av cART resulterar i en rebound av HIV-replikation från den latenta reservoaren35. Subkutan (SC)27,36,37 eller intraperitoneal (IP)37,38,39 injektion är den väg som vanligtvis används för cART-behandling hos humaniserade möss. Intensiv daglig injektion inducerar dock stress för djur genom fysisk fasthållning40. Det är också arbetskrävande och potentiellt osäkra för forskare på grund av ökad exponering för HIV när de använder vassa föremål. Oral administrering är idealisk för att efterlikna absorption, distribution och utsöndring av cART-läkemedel som tas av HIV-1-infekterade individer. Oral administrering innebär vanligtvis anpassade och ofta mödosamma procedurer för att sätta de antiretrovirala läkemedlen i steriliserad (nödvändig på grund av mössens immunbrist) mat 24,37,41 eller vatten 42,43,44,45,46 , som kan eller inte kan vara kemiskt kompatibla med många antiretrovirala läkemedel, eller resultera i något som mössen inte lätt skulle äta eller dricka (vilket skulle påverka dos- och läkemedelsnivåerna i kroppen). Den nya perorala cART-administreringsmetoden som föreslås här överträffar tidigare leveransförsök på grund av dess kompatibilitet med olika typer av antiretrovirala läkemedel, säkerhet och enkel beredning och administrering och minskning av djurstress och ångest till följd av den dagliga injektionen.
Tenofovirdisoproxilfumarat (TDF), Elvitegravir (ELV) och Raltegravir (RAL) är dåligt vattenlösliga läkemedel. Intressant nog observeras ökad biotillgänglighet av TDF med feta livsmedel, vilket tyder på att konkurrenskraftig hämning av lipaser av fet mat kan ge ett visst skydd för TDF47. Därför valdes DietGel Boost-koppar för att ersätta vanlig gnagare chow som leveransmetod baserat på deras blygsamma fettinnehåll (20,3 g per 100 g) jämfört med vanlig gnagare chow (10 g per 100 g) och en typisk musrik diet med hög fetthalt (40-60 g per 100 g)48. Den totala vikten av en kopp är 75 g; Således kommer varje kopp att innehålla mängden mat, och därför läkemedel, tillräckligt för fem möss över 3 dagar.
En oral cART-administreringsmetod utvecklas här för HIV-1-infekterade humaniserade möss genom att kombinera tre antiretrovirala läkemedel inom livsmedel med hög näringshalt. Jämfört med administrering genom dagliga injektioner är oral leverans lättare att använda, begränsar administreringsfrekvensen, minskar djurhanteringen, minimerar stress och förbättrar säkerheten55. Fram till denna punkt har endast ett fåtal studier på humaniserade möss 24,37,41 använt matpellets som innehå…
The authors have nothing to disclose.
Vi vill tacka Drs. Romas Geleziunas och Jeff Murry och folket på Gilead för att tillhandahålla de antiretrovirala läkemedel som används i denna studie. Detta arbete finansierades av NCI 1R01CA239261-01 (till Kitchen), NIH Grants P30AI28697 (UCLA CFAR Virology Core, Gene and Cell Therapy Core och Humanized Mouse Core), U19AI149504 (PI: Kitchen & Chen), CIRM DISC2-10748, NIDA R01DA-52841 (till Zhen), NIAID R2120200174 (PI: Xie & Zhen), IRACDA K12 GM106996 (Carrillo). Detta arbete stöddes också av UCLA AIDS Institute, James B. Pendleton Charitable Trust och 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 |