Lotta all'HIV, i 7 più importanti studi di terapia genica e ingegneria genetica #CROI 2020 

Altri Studi

Terapia genica, ingegneria genetica potranno rendere, nel prossimo futuro, le nostre cellule immuni all'HIV o iper-reattive ad esso. E' quanto hanno evidenziato Jim Riley, dell'Università della Pennsylvania che ha delineato le ultime ricerche nell'area dell'ingegneria genetica  e Sharon R Lewin dell'Università di Melborune che si è focalizzata ai vari sviluppi futuri per la cura dell'HIV compresa l'immunoterapia.

Terapia genica, ingegneria genetica potranno rendere, nel prossimo futuro, le nostre cellule immuni all'HIV o iper-reattive ad esso. E’ quanto hanno evidenziato Jim Riley, dell’Università della Pennsylvania che ha delineato le ultime ricerche nell'area dell'ingegneria genetica  e Sharon R Lewin dell’Università di Melborune che si è focalizzata ai vari sviluppi futuri per la cura dell’HIV compresa l’immunoterapia.

Le due persone che ora sappiamo essere guarite dall'HIV, Timothy Ray Brown e Adam Castillejo, lo devono a una cura nell’ambito della manipolazione genetica. Entrambi avevano subito trapianto di cellule del midollo osseo da un donatore che aveva una particolare mutazione (singola o doppia) di un gene, per cui aveva sviluppato una sorta di immunità all'Hiv; mancava un recettore cruciale, CCR5, che è generalmente necessario per far entrare il virus nelle cellule dell’ospite.

La carenza nei due casi era dovuta a mutazione naturale mentre la terapia genica utilizza tecniche per creare artificialmente tali cellule. Utilizza strumenti molecolari come Zinc Finger Nucleases (ZFNs) o CRISPR-Cas9, tecnologie di modifica genetica che possono rimuovere fisicamente o inserire sequenze geniche da o dentro le cellule.
Queste tecniche di modifica genetica hanno iniziato a essere utilizzate come qualcosa di più di uno strumento di ricerca genetica circa 15 anni fa e meno di dieci anni fa nell'HIV con i primi esperimenti per modificare il gene CCR5 su persone con HIV.

L'editing genico come tecnica nella terapia del cancro è molto più avanzato che nell'HIV.
Una ricerca nel database www.clinicaltrials.gov ha mostrato che sono in corso solo sette studi clinici sulla terapia genica per l'infezione da HIV, rispetto ai 711 studi sul cancro.
Ciò è in parte dovuto al fatto che le tecniche di modifica genetica dell'HIV devono essere particolarmente sicure in quanto disponiamo già di terapie per il controllo dell'HIV, ma gli scienziati possono assumersi più rischi per migliorare il tasso di sopravvivenza da tumori altrimenti letali.

Questi sette studi sulla terapia genica dell'HIV mirano comunque a fare cose straordinarie.
Uno studio utilizza un intervento molecolare chiamato CAL-1 che non solo inattiva il recettore CCR5 dal midollo osseo e dai globuli bianchi, ma induce anche le cellule a produrre un inibitore della fusione che respinge attivamente l'infezione da HIV.

"Il problema non è solo quante cellule T alterate puoi creare, ma anche quante puoi innestare” ha evidenziato Riley.
Altre due tecniche creano cellule CD34 + resistenti all'HIV. Queste sono le cosiddette cellule staminali ematopoietiche che normalmente vivono solo in profondità nel midollo osseo o nelle corde ombelicali dei feti e si diversificano nell'intero repertorio delle cellule del sistema immunitario. L'obiettivo è vedere se alterandole si riesce a sviluppare un intero sistema di cellule T resistente all'HIV.

Un altro studio ancora riguarda la creazione delle cosiddette CAR-T-cells (Chimeric Antigen Receptor T-cells). Questa tecnologia altera fisicamente le cellule T che non rispondono all'HIV inducendole a mostrare recettori cellulari che riconoscono l'HIV. Queste cellule montano quindi risposte immunitarie anti-HIV diverse da quelle osservate in natura e alle quali l'HIV non ha sviluppato alcuna immunità. Si spera che tali cellule possano formare una popolazione di cellule "iper-reattive" all'HIV che potrebbero placare l’infezione prima che il virus inizi a sopraffare la risposta immunitaria naturale.

Entrambe queste tecniche sono eseguite prelevando le cellule T dalla persona con HIV, alterandole geneticamente con gli strumenti sopra menzionati come ZFN e CRISPR-Cas9, e reinfondendole negli stessi pazienti.
La difficoltà con entrambi questi approcci è il numero di cellule T che possono essere modificate.
"Nei primi esperimenti con cellule T autologhe, abbiamo realizzato circa 10 miliardi di cellule T prive del recettore CCR5", ha detto Riley. "Ma ci sono circa 500 miliardi di cellule T nel nostro corpo. Quindi questo è circa il 2%. Questa situazione è molto diversa dalla quella in cui si è trovato Timothy Ray Brown le cui cellule T erano tutte negative al CCR5, perché aveva subito un trapianto di midollo osseo che le ha sostituite tutte. "

Il problema non è solo quante cellule T alterate si possono creare, ma anche quante si possono innestare. In altre parole, quale proporzione, tra tutte le cellule T del corpo, sono quelle alterate e se sono in grado di persistere e persino proliferare.

Tuttavia, anche in uno dei primi esperimenti che hanno comportato l'eliminazione del recettore CCR5 dalle cellule T e quindi la loro reinfusione, è stato visto un modello in base al quale i destinatari tendevano ad avere innalzamenti più lenti della loro carica virale quando la terapia antiretrovirale (ART) veniva interrotta.
Più sorprendentemente, le cariche virali in tutti e sei i pazienti in quello studio hanno raggiunto il picco alla settimana 5-7 dall'interruzione del trattamento e quindi hanno iniziato a calare per il resto delle 12 settimane in cui è stato interrotto l'ART. Un partecipante è diventato nuovamente non rilevabile.

Quando i geni di questo paziente sono stati analizzati, si è scoperto che erano eterozigoti al CCR-5; cioè, a uno dei loro genitori mancava il gene CCR5, quindi avevano solo la metà del solito complemento dei geni CCR5 e meno recettori delle cellule T.
Nel più recente studio di questa tecnica, il team dell'Università della Pennsylvania ha reinfuso cellule T autologhe negative al CCR5 in 13 volontari. In dieci di questi volontari, hanno anche somministrato dosi di ciclofosfamide, farmaco immunosoppressore, prima di infondere le cellule T.

Sei volontari erano eterozigoti e avevano solo una copia del gene CCR5. Hanno anche variato la dose di ciclofosfamide.
I risultati complessivi sono stati deludenti, ha commentato Riley. Sebbene il ritardo nel tempo al picco della carica virale al rialzo fosse più lungo rispetto a un gruppo di controllo (p=0,03), in realtà è stato ritardato di una o due settimane. Il tempo al 50% del rialzo virale è stato di tre settimane nel gruppo di controllo, quattro settimane nei partecipanti omozigoti e cinque settimane nei partecipanti eterozigoti.

Tuttavia, in tre partecipanti, la carica virale è diminuita di nuovo durante il periodo di pausa dall'ART, e in un volontario che è diventato brevemente non rilevabile, in uno quasi prima di sviluppare un lungo periodo con una carica virale di circa 1000 copie/ml e un altro la cui carica virale è rimasta circa 1000 per un periodo prolungato.
Le loro cariche virali "si rinnalzarono" in modo imprevedibile, ha detto Riley, suggerendo un processo dinamico che si verifica con l'innesto delle cellule. I tre pazienti con le cariche virali che “rimbalzavano” avevano la più alta percentuale di cellule T alterate, circa l'1,44% del loro complemento totale.

La fase successiva per il team di Riley è fare uno studio che combini queste cellule T impoverite di CCR5 con cellule CAR-T. Come spiegato sopra, si tratta di cellule T che sono state geneticamente progettate per visualizzare sulle loro superfici molecole di recettori che sono ipersensibili all'HIV e presentano diversi schemi di risposta immunitaria rispetto alle cellule T specifiche dell'HIV-1 che si sviluppano naturalmente.

Negli esperimenti sui topi, gli animali a cui era stato somministrato un tipo di cellula CAR-T sviluppavano cariche virali all'interruzione del trattamento che erano inferiori di 100 volte rispetto ai topi del gruppo di controllo.
Inoltre, in uno studio presentato a CROI (Rust), quattro scimmie a cui sono state somministrate cellule CAR-T hanno subito ritardi nel loro innalzamento virale a seguito della sospensione dell’ART; una di loro aveva carica virale ancora non rilevabile più di sette settimane dopo l’interruzione della terapia antiretrovirale.

Nelle sperimentazioni sull'uomo, una coorte interromperà la sua ART non appena sarà infusa la combinazione di CAR-T impoverite e CCR5; nell'altra coorte, l'interruzione di ART sarà ritardata di otto settimane. Al primo paziente partecipante allo studio sono state infuse le cellule T geneticamente modificate il 3 marzo. Presto avremo i primi risultati.
Altro argomento discusso al CROI2020 riguarda gli inibitori del checkpoint immunitario e quindi bloccanti di PD1 e CTLA-4.

Il virus latente è arricchito in cellule che esprimono PD-1 e altri markers di checkpoint immunitario (CTLA-4 e TIGIT).
In test eseguiti sia in vitro che in vivo è stato evidenziato che gli anti-PD1 revertono la latenza HIV e un effetto evidente si ha anche con gli anti-CTLA-4.

Inoltre, gli anti-PD1 aumentano la funzione di specifiche T-cell verso HIV/SIV e possono portare a un aumento del controllo virale nelle scimmie.
Ci sono delle sfide significative da affrontare per l'uso di questi agenti nelle persone che vivono con HIV considerata la tossicità immunitaria correlata.

Concludendo, le novità in termini di terapia genica per l’HIV non mancano e le prove da affrontare sono sempre più complicate ma anche molto sfidanti.

Riley J. Pre-CROI Community HIV Cure Research Workshop 2020
Lewin S.R. HIV cure from bench to bedside. CROI 2020