Summary

Tratamento Antirretroviral Combinacional Oral em Camundongos Humanizados Infectados pelo HIV-1

Published: October 06, 2022
doi:

Summary

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.

Abstract

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.

Introduction

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.

Protocol

O tecido fetal humano anonimizado foi adquirido comercialmente. A pesquisa em animais foi realizada de acordo com protocolos aprovados pela Universidade da Califórnia, Los Angeles, e pelo Comitê de Pesquisa Animal (ARC) (UCLA), de acordo com todas as diretrizes federais, estaduais e locais. Especificamente, todos os experimentos foram realizados de acordo com as recomendações e diretrizes para alojamento e cuidado de animais de laboratório dos Institutos Nacionais de Saúde (NIH) e da Associação para a Avaliação…

Representative Results

Supondo que um rato médio pesando 25 g consuma 4 g de alimento por dia, a dose diária do medicamento através da ingestão oral corresponde a 2,88 mg/kg TFV, 83 mg/kg FTC e 768 mg/kg RAL. Para testar se o regime alimentar otimizado é tóxico e influencia a saúde geral em comparação com a injeção diária de cART, o peso dos ratos foi monitorado semanalmente antes e durante a cART através de injeção oral ou subcutânea. Não houve diferenças significativas de peso antes da administração da TARV em cada grupo …

Discussion

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…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

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.

Materials

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

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Mu, W., Zhen, A., Carrillo, M. A., Rezek, V., Martin, H., Lizarraga, M., Kitchen, S. Oral Combinational Antiretroviral Treatment in HIV-1 Infected Humanized Mice. J. Vis. Exp. (188), e63696, doi:10.3791/63696 (2022).

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