Ученым впервые удалось полностью уничтожить ВИЧ в геноме лабораторных мышей

Используя технологию редактирования генома и свойства препарата пролонгированного действия, ученым впервые удалось полностью уничтожить ВИЧ в геноме лабораторных мышей, следует из материалов статьи, опубликованной на этой неделе в Nature Communications. Как считают специалисты, данная методика может стать основой для появления первой универсальной терапии для лечения людей, живущих с ВИЧ. Клинические испытания технологии начнутся уже летом 2020 года.

Лишь два человека к настоящему моменту были полностью излечены от ВИЧ-инфекции, причем у обоих до этого был рак крови, вызвавший необходимость проведения рискованной трансплантации костного мозга, позволившая впоследствии ликвидировать оба заболевания.

Однако техника пересадки ни до, ни после этих случаев не сработала ни у кого другого – иногда она и вовсе завершалась смертельным исходом – а по факту требовала, чтобы у пациента был и ВИЧ, и рак.

Однако на этой неделе группа американских ученых, возглавляемая экспертом по ВИЧ из Небраски и специалистом по редактированию генов из Филадельфии, представила беспрецедентные результаты пятилетней работы: использование препарата с пролонгированным действием под названием LASER ART, загонявшим вирус «в угол», дополнялось работой «генетических ножниц» CRISPR-Cas9, вырезавших ВИЧ из генома.

В тексте статье авторы подробно описывают, что сделало этот подход эффективным при работе с ВИЧ на лабораторных мышах.

«Сперва мы не верили в это [ликвидацию вируса в геноме трети животных, на которых проводился эксперимент, - ред.]», - заявил д-р Говард Э. Гендельман, директор Центра нейродегенеративных заболеваний в Медицинском центре Университета Небраски.

«Мы думали, что это случайность, проблема с графиками; что клетки, несущие ВИЧ, умерли; что наша система анализа оказалась неправильной […] Однако только после того, как мы повторили это пару раз, мы поняли, что сорвали джекпот».

«Тем не менее, даже после того, как мы удостоверились в правильности подсчетов и представили материал для публикации, он был отклонен рядом научных журналов», - отметил ученый, - Им было трудно поверить, что ВИЧ можно излечить».

Чтобы подтвердить достоверность данных, д-р Гендельман и его соавтор д-р Камель Халили из Темплского университета в Филадельфии добавили в свою статью не менее 20 авторитетных фигур - гораздо больше, чем обычно – и наконец получили «зеленый свет» от Nature Communications.

«Было много разочарований, перепроверок, опровержений, повторных подтверждений и просто кропотливой ежедневной работы, чтобы доказать это», - говорит Гендельман.

Сегодня у нас уже имеются невероятно эффективные средства для лечения ВИЧ-инфекции (АРВТ), задача которых заключается в подавлении вируса до такой степени, что его невозможно обнаружить или передать другому человеку. Это означает, что люди с ВИЧ сейчас имеют возможность прожить долгую здоровую жизнь.

Однако они должны будут постоянно заботиться о контроле вируса, поскольку АРВТ не может проникнуть в скрытые резервуары и окончательно уничтожить ВИЧ.

Пару лет назад д-р Гендельман в сотрудничестве с доцентом фармакологии из Небраски д-ром Бенсоном Эдагва разработал методику под названием «LASER», заключающейся в крайне медленном высвобождении действующих веществ АРВТ, а, значит, их длительном действии.

В то время как стандартная АРВТ представляет собой растворимый препарат, который расходится в крови и начинает действовать немедленно, продукты LASER ART надежно «упакованы» внутри нанокристаллов, которые иммунная система распознает как чужеродные и переносит их в ткани, где скрывается ВИЧ.

Оказавшись внутри этих резервуаров, нанокристаллы медленно растворяются, высвобождая АРВТ в труднодоступных местах в течение длительного периода времени.

Д-р Гендельман и его коллеги показали, что этот метод может быть использован в качестве более эффективного средства для лечения людей с ВИЧ: его нужно принимать только один раз в год, а поскольку он медленно высвобождается, его действие не будет сопровождаться большинством тех побочных реакций, которые характерны для ежедневного приема АРВТ.

Тем временем д-р Халили, известный своими патентами в области технологии редактирования генома CRISPR-Cas9, попытался использовать «генетические ножницы» для ликвидации ВИЧ в организме мышей, но потерпел неудачу.

Основная проблема этого заключалась в том, что ВИЧ размножался слишком быстро, и CRISPR просто не успевал выполнить свою работу.

Технология изначально ориентируется на конкретные цели, ввиду чего способна эффективно работать лишь тогда, когда их одна или несколько. С ВИЧ это не работает.

Учитывая это, специалист обратился к своему давнему другу и коллеге, д-ру Гендельману, чтобы обсудить использование LASER ART для выявления вируса ВИЧ и борьбы с ним с помощью CRISPR-Cas9.

Сперва ученые пытались объединить методы, однако эта затея провалилась. Позднее, после нескольких лет проб и ошибок, они поняли необходимость последовательного использования LASER ART и CRISPR-Cas9. Результатом этого стало уничтожение вируса у трети модифицированных мышей, организм которых содержал человеческие Т-клетки, чувствительные к ВИЧ-инфекции.

Сначала специалистам удалось устранить вирус в двух из семи грызунов, затем в трех из шести, а позднее – в четырех из десяти.

Затем ученые секвенировали геном мышей, чтобы убедиться, что вирус полностью исчез, а технология не вызвала хромосомных побочных эффектов, но ничего не обнаружили.

«Мы были приятно удивлены, - сказал д-р Халили.

По его словам, для того, чтобы излечить две трети оставшихся мышей, у которых все еще был ВИЧ, изучается возможность добавления к используемой технологии еще одного метода CRISPR, нацеленного не только на ВИЧ, но и на ген CCR5, который действует как путь к инфицированию. Люди, не имеющие ко-рецептора CCR5 или имеющие его мутацию, по существу, не способны заболеть ВИЧ-инфекцией.

В настоящее время группа экспертов начинает тестировать технологию на макаках и надеется начать клинические испытания на людях уже летом 2020 года.

Несмотря на то, что технологии еще далеко до статуса подтвержденной терапии, ученые уверены в ее эффективности.

«По крайней мере, это подтверждение концепции, что ВИЧ возможно излечить», - считает д-р Гендельман.

Коллеги Гендельмана и Халили, ознакомившиеся с результатами исследования, также выразили свою удивление, однако призвали научную общественность не делать скоропалительных выводов: по их мнению, для одобрения методики требуется подтверждение эффективности на более широком спектре биоматериала (других животных и людях).

Д-р Пол Фримонт, руководитель Центра синтетической биологии и инноваций в Имперском колледже Лондона заявил:

«Это захватывающее исследование, показывающее, что можно было бы использовать химическую и генетическую терапию для комбинированного лечения, чтобы навсегда ликвидировать ВИЧ […] ВИЧ очень «умен», поскольку он внедряет свой собственный генетический код в клетки [резервуары], которые при активации могут создавать больше вирусов, поэтому необходимы методы как для уничтожения активных вирусов, так и для уничтожения генетического кода ВИЧ в инфицированных клетках. […] Однако количество мышей, использованных в исследовании, невелико, и необходимы дальнейшие испытания, чтобы подтвердить это первоначальные, но захватывающие выводы, подтверждающие правильность концепции авторов. […] Тем не менее, все еще остается открытым вопрос о том, будет ли такой подход работать на людях, и какими будут его побочные эффекты».