Relative mitochondriale Toxizität von Tenofoviralafenamid (TAF) vs. Tenofovirdisoproxilfumarat (TDF) (UCLACAREMITO)

Erhöhte Komorbiditäten wie Herz-Kreislauf-Erkrankungen (CVD), Knochen- und Nierenerkrankungen sind neue Probleme bei der HIV-Infektion, aber die Mechanismen sind unklar. Zu verstehen, wie antiretrovirale Medikamente die Morbidität bei behandelter HIV-Infektion minimieren können, ist eine Forschungspriorität. Nukleosid-/Nukleotid-Reverse-Transkriptase-Inhibitoren (NRTIs) sind in allen HIV-Behandlungsschemata enthalten. Tenofovir (TFV) Disoproxilfumarat (TDF) wurde im Vergleich zu anderen NRTIs mit einem erhöhten Risiko für Nephrotoxizität und Knochenerkrankungen in Verbindung gebracht. Tenofoviralafenamid (TAF) ist ein orales Prodrug von TFV, ist jedoch viel stabiler im Plasma als TDF, und es wird angenommen, dass deutlich niedrigere Plasmaspiegel von TFV zu dem günstigen Sicherheitsprofil von TAF führen. Mitochondriale Dysfunktion spielt eine Schlüsselrolle in der HIV-Pathogenese und kann der gemeinsame Nenner sein, der die Pathogenese mehrerer Komorbiditäten antreibt. Trotz des besseren Sicherheitsprofils neuerer NRTIs (wie TDF) im Vergleich zu älteren NRTIs bleiben Bedenken hinsichtlich der potenziellen längerfristigen Toxizität der aktuellen NRTIs bestehen, insbesondere da die genauen zellulären Wirkungen von NRTIs unklar bleiben. Es ist nicht bekannt, ob ein vierfacher Anstieg der intrazellulären Wirkstoffspiegel, der in peripheren mononukleären Blutzellen (PBMCs) mit TAF beobachtet wird, die Toxizität in Mitochondrien erhöhen kann. Ein besseres Verständnis dieser Effekte könnte Einblicke in die Mechanismen der HIV-Pathogenese und die Auswahl von NRTIs liefern, die die Morbidität bei chronischer HIV-Infektion verbessern.

Hypothese: Trotz höherer intrazellulärer Spiegel hat TAF im Vergleich zu TDF in vivo eine minimale/keine mitochondriale Gesamttoxizität. Die Forscher gehen davon aus, dass die vorläufigen Daten und der vorgeschlagene experimentelle Ansatz die Grundlage für zukünftige groß angelegte Studien bilden werden, um subtile potenzielle mitochondriale Toxizitäten neuerer NRTIs in großen HIV-Kohorten direkt zu vergleichen.

Primäres Ziel: Dieser Forschungsantrag wird die relative mitochondriale Toxizität von neueren NRTIs (TAF, TDF) als möglichen Mechanismus für unterschiedliche NTRI-bezogene Toxizitäten untersuchen. Diese Daten werden angesichts der bekannten möglichen Rolle der mitochondrialen Dysfunktion bei der Pathogenese von HIV-bedingten Komorbiditäten die Auswahl von NRTIs ermöglichen, die die Morbidität bei chronisch behandelter HIV-Infektion verbessern können. Zu diesem Zweck werden die Forscher einen robusten experimentellen Ansatz verwenden, um die NRTI-bedingte mitochondriale Dysfunktion mit neuartigen Methoden, menschlichen Zelllinien und PBMC zu untersuchen. Die spezifischen Ziele dieses Projekts sind: Ziel 1: Bewertung der relativen In-vitro-Wirkungen von TAF und TDF im Vergleich zu einem älteren NRTI (ddC) auf 5 unabhängige Messungen der mitochondrialen Funktion in der menschlichen Zelllinie HepG2 und PBMC. Hypothese: Trotz höherer intrazellulärer Spiegel hat TAF im Vergleich zu TDF sowohl in der HepG2-Linie als auch in PBMC eine minimale/keine mitochondriale Gesamttoxizität. ddC wird als Positivkontrolle für NRTI-induzierte mitochondriale Dysfunktion verwendet. Ziel 2: Untersuchung in vivo, ob es bei der Verwendung von TAF vs. TDF bei chronisch behandelter HIV-Infektion zu einer erhöhten mitochondrialen Dysfunktion kommt. Das übergeordnete Ziel dieses Vorschlags ist es, die in vitro- und in vivo-Wirkungen von TAF auf Mitochondrien zu bestimmen.

Behandlungsschema: Gesunde HIV-nicht-infizierte > 18 Jahre alt ohne bekannte Komorbiditäten, einschließlich Stoffwechselerkrankungen, werden für die PBMC-Isolierung für die in Ziel 1 beschriebenen In-vitro-Studien (n = 30) rekrutiert. Für Ziel 1 werden die Zellen bis zu 14 Tage lang NRTIs (TDF, TAF, ddC) mit 10 μM (und einer anderen Dosis, die nach Gesprächen mit Gilead bestimmt wird) ausgesetzt. Um die relative mitochondriale Toxizität von TDF gegenüber TAF in vivo (Ziel 2) zu bewerten, wird eine Open-Label-Switch-Studie mit virologisch supprimierten, HIV-1-positiven Teilnehmern durchgeführt. Das Wechselregime wird Stribild® (Elvitegravir 150 mg/Cobicistat 150 mg/Emtricitabin 200 mg/Tenofovirdisoproxilfumarat 300 mg; E/C/F/TDF) zu Genvoya® (Elvitegravir 150 mg/Cobicistat 150 mg/Emtricitabin 200 mg/ Tenofoviralafenamid 10 mg; E/C/F/TAF). Einschluss- und Ausschlusskriterien siehe entsprechende Abschnitte.

Primärer Endpunkt: Insgesamt werden die oben genannten In-vitro- und In-vivo-Messungen der mitochondrialen Funktion vor und nach TAF und TDF die Hypothesen testen, dass neuere NRTIs beim Menschen eine minimale mitochondriale Gesamttoxizität aufweisen. Von allen Messwerten der mitochondrialen Funktion wird der zelluläre Sauerstoffverbrauch (COC; bestimmt durch die Seahorse-Technologie) als „Goldstandard“ angesehen, da er ein Messwert für die wichtigste mitochondriale Funktion (oxidative Phosphorylierung) ist, die sich auf das klinische Ergebnis bezieht. Angesichts der Ungewissheit, welches Maß der mitochondrialen Funktion die NRTI-induzierte mitochondriale Toxizität am besten vorhersagen kann, wird ein Vergleich der relativen Induktion der mitochondrialen Dysfunktion in PBMC- vs. HepG2-Zellen als Reaktion auf eine bestimmte Konzentration eines bekannten NRTI-Induktors der mitochondrialen Dysfunktion (ddC) durchgeführt als Leitlinie für die Analyse verwendet werden. Die Baseline-Messung wird verwendet, um Confounder der NRTI-bedingten mitochondrialen Dysfunktion zu kontrollieren (jede Person dient als ihre eigene Kontrolle) und die Ergebnisse werden als relativ-fache Änderung im Vergleich zur Baseline ausgedrückt. Darüber hinaus wird Ziel 2 unter Verwendung eines ähnlichen Ansatzes untersuchen, ob der Wechsel von TDF zu einem TAF-basierten Regime irgendwelche Änderungen bei den Messwerten der mitochondrialen Funktion hervorrufen wird. Dieser Ansatz stellt sicher, dass alle Änderungen der mitochondrialen Funktion nach 6 und/oder 12 Monaten nur sekundär auf den NRTI-Wechsel zurückzuführen sind.

Sekundäre Endpunkte: Es wird akzeptiert, dass zwei unabhängige Messungen der mitochondrialen Funktion eine mitochondriale Dysfunktion zuverlässiger vorhersagen können als jede der Messungen einzeln. Die Ermittler werden die NRTI-induzierte mitochondriale Toxizität als signifikante Veränderung bei einem der anderen Hauptmaße der mitochondrialen Toxizität definieren [Verringerung des Membranpotentials (Δψm), Zunahme der mitochondrialen reaktiven Sauerstoffspezies (Mito-ROS), Abnahme der Menge an mitochondrialer DNA ( mtDNA), abnormale mitochondriale Dynamik (erhöhte Fragmentierung von Mitochondrien)). Schließlich werden andere explorative sekundäre Endpunkte (basierend auf verfügbaren Restressourcen) die Messung der intrazellulären Konzentrationen von TAF-Metaboliten sein. Durchflusszytometrie und Live-Cell-Imaging werden nach Bedarf bestimmt.

Die Ermittler definieren die NRTI-induzierte mitochondriale Toxizität als signifikante Veränderung in einem der Maße der mitochondrialen Toxizität (COC, Δψm, Mito-ROS, mtDNA, mitochondriale Dynamik). Die Baseline-Messung wird verwendet, um Confounder der NRTI-bedingten mitochondrialen Dysfunktion zu kontrollieren (jede Person dient als ihre eigene Kontrolle) und die Ergebnisse werden als relativ-fache Änderung im Vergleich zur Baseline ausgedrückt. Darüber hinaus wird Ziel 2 unter Verwendung eines ähnlichen Ansatzes untersuchen, ob der Wechsel von TDF zu einem TAF-basierten Regime irgendwelche Änderungen bei den Messwerten der mitochondrialen Funktion hervorrufen wird. Dieser Ansatz stellt sicher, dass alle Änderungen der mitochondrialen Funktion nach 6 und/oder 12 Monaten nur sekundär auf den NRTI-Wechsel zurückzuführen sind.

Da jeder Spender Proben zu allen experimentellen Gruppen (Basislinie, Folgemessung) beisteuert, werden gepaarter t-Test, lineares Modell mit gemischten Effekten und nichtparametrischer Test (nach Bedarf) verwendet, um Expressionsmessungen zwischen Gruppen zu vergleichen, die für Spendereffekte angepasst sind (Alter, Geschlecht, Rasse.

Die Ergebnisse dieser Forschung werden nützliche Informationen zur NRTI-bezogenen allgemeinen mitochondrialen Dysfunktion liefern, die in großen Studien mit Daten zu klinischen Ergebnissen weiter validiert werden können.