На днях Nature Communications опубликовал совместное исследование команд из School of Medicine at Temple University (LKSOM) и University of Nebraska Medical Center (UNMC). Различные медиа, как водится, описали это как событие, ставшее большим шагом на пути победы над ВИЧ. Разберемся, произошел ли прорыв и в каком направлении.

Кратко рассмотрим суть исследования. Для начала понадобилось создать животную модель. Вероятно, бюджет был не очень большой, потому работали не с SIV и приматами, а с мышами. Тут есть одна проблема – хотя у мышей геном примерно на 95% совпадает с геномом человека, но все же мы немного разные, в частности у мышей не бывает ВИЧ-инфекции, и даже нет иного близкого вируса вроде SIV, как у приматов. Потому мышей пришлось гуманизировать.

Гуманизация – сложная технология, применяя которую можно получить животное с определенными клетками, которые будут вести себя во многом, как клетки человека. Тут использовались гемопоэтические стволовые клетки с рецепторами CD34, чтобы не просто ВИЧ мог инфицировать клетку, но как-то имитировать резервуары. Собственно, одна из ключевых проблем животных моделей в том, что ВИЧ-инфекция у человека — это история про очень разные типы клеток и их взаимодействия между собой с тем или иным участием ВИЧ. И имитировать в полной мере эти процессы невозможно на животных моделях, по крайней мере пока. Собственно, технология гуманизации мышей тут была применена такая же, как во многих иных исследованиях, в том числе в тех, где уже удаляли при помощи модификации генома ВИЧ из клеток подопытных животных.

Далее через четыре месяца убедились, что процесс гуманизации удался – иммунные клетки с нужными параметрами обнаруживались не только в крови, но и в лимфоидной ткани, в тканях мозга, печени, селезенки. Затем гуманизированных мышей инфицировали ВИЧ, убедились, что ВИЧ реплицирует и циркулирует в организме мышей – искали признаки острой инфекции на сроке две недели, и хронической - на сроке 16 недель.

И мышей начали лечить. Лечение включало два подхода. В одной части это была антиретровирусная терапия из трех компонентов, такая же, как у человека – долутегравир, абакавир и ламивудин. Отличие было лишь в том, что препараты обработали некоторым образом, создав липофильную наносуспензию. Эта, и подобные технологии, изучается последние годы довольно активно, в том числе соавторами статьи в Nature Communications, докторами из University of Nebraska Medical Center Говардом Гендельманом (Gendelman H.E.) и Бенсоном Эдагвой (Edagwa B.). Свой вариант «упаковки» АРВ-препаратов в липофильные частицы они красиво назвали LASER ART (Long Active Slow Effective Release antiretroviral therapy), а подробно описана она была пару лет назад в журнале Expert Opinion on Drug Delivery.

Другой частью подхода к терапии стало применение технологии, позволяющей редактировать геном целевых клеток – CRISPR-Cas9. В качестве средства доставки был применен стандартный подход, использованный и описанный пять лет назад в известной работе Rafal Kaminski, Yilan Chen и других, который затем многократно в вариациях был воспроизведен. Заметим, что Rafal Kaminski также в соавторах работы, опубликованной в Nature Communications.

В группе LASER ART + CRISPR-Cas9 было 7 мышей. Еще было 10 мышей, где применялась только LASER ART, и шесть мышей, где применялась только технология CRISPR-Cas9. Две мыши с именами M4346 и M4349 перестали обнаруживать ВИЧ в крови и в тканях, как ДНК, так и РНК вируса не были найдены доступными методами. Еще одна мышка не показала репликации в дальнейшем, хотя генетический материал ВИЧ у нее обнаруживался. В дальнейшей серии исследований с теми же животными еще у одной мыши удалось достичь тех же результатов. Именно комбинация технологий CRISPR-Cas9 и LASER ART позволила добиться этих результатов.

В чем проблема? Проблема в том, что животные модели, в частности гуманизированные мыши, катастрофически далеки от человека. Результат, полученный, или не полученный, на мышах, часто не говорит о том, что у человека будет все так же, или хотя бы похоже. Особенно это касается ВИЧ-инфекции, где очень важна роль разнообразных резервуаров ВИЧ, а также масса иных аспектов, которые тоже нельзя воспроизвести на животной модели.

Ученые секвенировали геном некоторых клеток мышей и не нашли нецелевых повреждений генома после применения технологии CRISPR-Cas9. Это означает лишь то, что не нашли в образцах, это не значит, что их не было, это также не значит, что у человека их не будет, и это не станет проблемой. На этот вопрос нет ответа, но общие параметры технологии CRISPR-Cas9 на сегодня не позволяют говорить о том, что проблема случайных повреждений генома из-за применения CRISPR-Cas9 решена.

Также нет ответа на вопрос, был ли какой-то вклад формы АРВТ у мышей, то есть мы не знаем, отличался бы результат, если бы применялись обычные формы препаратов, а не вариант в технологии LASER ART. Вполне возможно, что это не имело никакого значения, или напротив, имело решающее значение. Ответа на данный вопрос нет.

Почему эта работа важна? Если вы научились кататься на коньках, и у вас иногда получается сделать тулуп, сальхов, риттбергер, флип, лутц и аксель, то на соревнования идти все же еще рановато. В танцах на льду нужно уметь комбинировать эти и другие элементы, создавая каскады элементов, и делать это не иногда, а желательно почти всегда. Данная работа — именно пример каскада – использования ряда технологий. Чтобы применить технологии на приматах, а потом, возможно, и на человеке, их нужно шлифовать. В том числе вот в таких исследованиях, где шлифуются многочисленные аспекты, что позволяет допускать меньше ошибок на следующих шагах.

1. McNamara LA, Collins KL. Hematopoietic stem/precursor cells as HIV reservoirs. Curr Opin HIV AIDS. 2011 Jan;6(1):43-8. doi: 10.1097/COH.0b013e32834086b3. PMID: 21242893.
2. Bella R, Kaminski R, Mancuso P. и др. Removal of HIV DNA by CRISPR from Patient Blood Engrafts in Humanized Mice. Mol Ther Nucleic Acids. 2018 Sep 7;12:275-282. PMID: 30195766.
3. Edagwa B, McMillan J, Sillman B, Gendelman HE. Long-acting slow effective release antiretroviral therapy. Expert Opin Drug Deliv. 2017 Nov;14(11):1281-1291. PMID: 28128004.
4. Hu W, Kaminski R, Yang F. и др.RNA-directed gene editing specifically eradicates latent and prevents new HIV-1 infection. Proc Natl Acad Sci U S A. 2014 Aug 5;111(31):11461-6. PMID: 25049410.
5. Dash PK, Kaminski R, Bella R. и др. Sequential LASER ART and CRISPR Treatments Eliminate HIV-1 in a Subset of Infected Humanized Mice. Nat Commun. 2019 Jul 2;10(1):2753. PMID: 31266936.