Relativ mitokondriel toksicitet af tenofoviralafenamid (TAF) vs. tenofovirdisoproxilfumarat (TDF) (UCLACAREMITO)

Øgede følgesygdomme såsom hjerte-kar-sygdomme (CVD), knogle- og nyresygdomme er nye problemer ved HIV-infektion, men mekanismerne er uklare. At forstå, hvordan antiretrovirale midler kan minimere sygelighed i behandlet HIV-infektion er en forskningsprioritet. Nukleosid/nukleotid revers transkriptasehæmmere (NRTI'er) er inkluderet i alle HIV-behandlingsregimer. Tenofovir (TFV) disoproxilfumarat (TDF) er blevet forbundet med en øget risiko for nefrotoksicitet og knoglesygdom sammenlignet med andre NRTI'er. Tenofoviralafenamid (TAF) er et oralt prodrug af TFV, men er meget mere stabilt i plasma sammenlignet med TDF, og markant lavere plasmaniveauer af TFV menes at føre til den gunstige sikkerhedsprofil af TAF. Mitokondriel dysfunktion har en nøglerolle i HIV-patogenese og kan være den fællesnævner, der driver patogenesen af ​​adskillige komorbiditeter. På trods af den bedre sikkerhedsprofil af nyere (såsom TDF) sammenlignet med ældre NRTI'er, er der fortsat bekymring for potentialet for længerevarende toksicitet af de nuværende NRTI'er, især da de nøjagtige cellulære virkninger af NRTI'er forbliver uklare. Det er ukendt, om en fire gange stigning i intracellulære lægemiddelniveauer set i perifere mononukleære blodceller (PBMC'er) med TAF kan øge toksiciteten i mitokondrier. Bedre forståelse af disse effekter kunne give indsigt i mekanismer for HIV-patogenese og udvælgelse af NRTI'er, der forbedrer sygeligheden ved kronisk HIV-infektion.

Hypotese: På trods af højere intracellulære niveauer har TAF minimal/ingen overordnet mitokondriel toksicitet sammenlignet med TDF in vivo. Forskerne forventer, at de foreløbige data og den foreslåede eksperimentelle tilgang vil danne grundlag for fremtidige undersøgelser i stor skala for direkte at sammenligne subtile potentielle mitokondrielle toksiciteter af nyere NRTI'er i store HIV-kohorter.

Primært mål: Denne forskningsapplikation vil udforske den relative mitokondrielle toksicitet af nyere NRTI'er (TAF, TDF) som en mulig mekanisme for differentiel NTRI-relaterede toksicitet. Disse data vil tillade udvælgelse af NRTI'er, der kan forbedre sygeligheden ved kronisk behandlet HIV-infektion, givet den kendte mulige rolle af mitokondriel dysfunktion i patogenesen af ​​HIV-relaterede komorbiditeter. Med henblik på dette mål vil efterforskerne bruge en robust eksperimentel tilgang til at studere NRTI-relateret mitokondriel dysfunktion ved hjælp af nye metoder, humane cellelinjer og PBMC. De specifikke mål med dette projekt er: Mål 1: At evaluere de relative in vitro-effekter af TAF og TDF sammenlignet med en ældre NRTI (ddC) på 5 uafhængige mål for mitokondriel funktion i den humane cellelinje HepG2 og PBMC. Hypotese: På trods af højere intracellulære niveauer har TAF minimal/ingen overordnet mitokondriel toksicitet sammenlignet med TDF i både HepG2-linjen og PBMC. ddC vil blive brugt som en positiv kontrol for NRTI-induceret mitokondriel dysfunktion. Mål 2: At undersøge in vivo om der er øget mitokondriel dysfunktion ved brug af TAF vs. TDF ved kronisk behandlet HIV-infektion. Det overordnede mål med dette forslag er at bestemme in vitro og in vivo virkningerne af TAF på mitokondrier.

Behandlingsregime: Raske HIV-ikke-inficerede > 18 år gamle uden kendte komorbiditeter inklusive metabolisk sygdom vil blive rekrutteret til PBMC-isolering til in vitro-undersøgelserne beskrevet i mål 1 (n=30). For mål 1 vil celler blive udsat for 10 μM (og anden dosis, der vil blive bestemt efter drøftelser med Gilead) NRTI'er (TDF, TAF, ddC) i op til 14 dages behandling. For at evaluere den relative mitokondrielle toksicitet af TDF vs. TAF in vivo (formål 2), vil der blive udført et åbent skiftestudie i virologisk undertrykte, HIV-1 positive deltagere. Skiftregimet vil være Stribild® (elvitegravir 150 mg/cobicistat 150 mg/emtricitabin 200 mg/tenofovirdisoproxilfumarat 300 mg; E/C/F/TDF) til Genvoya® (elvitegravir 150 mg/cobicistat 050 mg/emtricitabin 150 mg/emtricita tenofoviralafenamid 10 mg; E/C/F/TAF). For inklusions- og eksklusionskriterier se respektive afsnit.

Primært endepunkt: Overordnet set vil ovenstående in vitro og in vivo målinger af mitokondriel funktion før og efter TAF og TDF teste hypoteserne om, at nyere NRTI'er har minimal samlet mitokondriel toksicitet hos mennesker. Ud fra alle målene for mitokondriel funktion vil cellulært iltforbrug (COC; som bestemt af Seahorse-teknologi) blive betragtet som "guldstandarden", da det er et mål for den vigtigste mitokondrielle funktion (oxidativ fosforylering), der relaterer til det kliniske resultat. I betragtning af usikkerheden om, hvilket mål for mitokondriel funktion, der bedst kan forudsige NRTI-induceret mitokondriel toksicitet, vil sammenligning af relativ fold-induktion af mitokondriel dysfunktion i PBMC vs. HepG2-celler som svar på en specifik koncentration af en kendt NRTI-inducer af mitokondriel dysfunktion (ddC) bruges til at vejlede analyser. Baseline-målingen vil blive brugt til at kontrollere for konfoundere af NRTI-relateret mitokondriel dysfunktion (hver person vil tjene som sin egen kontrol), og resultaterne vil blive udtrykt som en relativ fold ændring sammenlignet med baseline. Derudover vil mål 2 ved at bruge en lignende tilgang undersøge, om skift fra TDF til et TAF-baseret regime vil inducere ændringer i mål for mitokondriel funktion. Denne tilgang sikrer, at ændringer i mitokondriefunktionen efter 6 og/eller 12 måneder kun vil være sekundære til NRTI-switchen.

Sekundære endepunkter: Det er accepteret, at to uafhængige mål for mitokondriel funktion mere pålideligt kan forudsige mitokondriel dysfunktion sammenlignet med hver af målene separat. Forskerne vil definere NRTI-induceret mitokondriel toksicitet som signifikant ændring i enhver af andre større mål for mitokondriel toksicitet [reduktion i membranpotentiale (Δψm), stigning i mitokondrielle reaktive oxygenarter (mito-ROS), fald i mængden af ​​mitokondrielt DNA ( mtDNA), unormal mitokondriel dynamik (øger fragmentering af mitokondrier)). Endelig vil andre udforskende sekundære endepunkter (baseret på tilgængelige resterende ressourcer) være måling af intracellulære niveauer af TAF-metabolitter. Flowcytometri og billeddannelse af levende celler vil blive bestemt efter behov.

Forskerne vil definere NRTI-induceret mitokondriel toksicitet som signifikant ændring i enhver af målene for mitokondriel toksicitet (COC, Δψm, mito-ROS, mtDNA, mitokondriel dynamik). Baseline-målingen vil blive brugt til at kontrollere for konfoundere af NRTI-relateret mitokondriel dysfunktion (hver person vil tjene som sin egen kontrol), og resultaterne vil blive udtrykt som en relativ fold ændring sammenlignet med baseline. Derudover vil mål 2 ved at bruge en lignende tilgang undersøge, om skift fra TDF til et TAF-baseret regime vil inducere ændringer i mål for mitokondriel funktion. Denne tilgang sikrer, at ændringer i mitokondriefunktionen efter 6 og/eller 12 måneder kun vil være sekundære til NRTI-switchen.

Da hver donor vil bidrage med prøver til alle eksperimentelle grupper (baseline, opfølgningsmåling), vil parret t-test, lineær blandet effektmodel og ikke-parametrisk test (efter behov) blive brugt til at sammenligne ekspressionsmål mellem grupper, der justerer for donoreffekter (alder, køn, race.

Resultaterne fra denne forskning vil give nyttig information om NRTI-relateret overordnet mitokondriel dysfunktion, som yderligere kan valideres i store undersøgelser med data om kliniske resultater.