Bewertung der Sicherheit und Verträglichkeit einer Kombination zweier HIV-Induktoren bei Patienten mit nicht nachweisbarer Viruslast (SYNACTHIV)

Eine antiretrovirale Kombinationstherapie (cART) ist wirksam, aber nicht heilend. cART erfordert eine lebenslange Einhaltung. Obwohl mehrere Reservoirs existieren können, ist bekannt, dass die HIV-1-Reservoirs, die stabil integrierte, transkriptionsstille, aber replikationskompetente Proviren enthalten, unter infizierten CD4+-T-Zellen vorherrschen. Sie sind daher eine permanente Quelle für die Virusreaktivierung und könnten für den nach einer cART-Unterbrechung beobachteten Wiederanstieg der Plasmavirämie verantwortlich sein. Fortbestehen wirklich latenter (d. h. (Nicht-defekte) HIV-1-Proviren stellen ein großes Hindernis für die Ausrottung dar, wie aus dem Scheitern der cART-Intensivierungsstrategien bei der Beseitigung der Virusreservoirs hervorgeht. Tatsächlich scheinen die Spiegel der HIV-1-Reservoirs einer der entscheidenden Faktoren zu sein, die die Dauer einer Remission nach Absetzen des cART beeinflussen 4. Folglich ist ein Rückgang der Größe der latenten HIV-1-Reservoirs auf ein Niveau erforderlich, das ausreicht, um eine wirksame Kontrolle der HIV-1-Reservoirs zu ermöglichen Eine Infektion durch das Immunsystem des Wirts kann zu Unterbrechungen der Therapie führen („behandlungsfreie Fenster“). Die Reaktivierung der HIV-Genexpression in latent infizierten Zellen zusammen mit einer effizienten oder intensivierten cART könnte als adjuvante Therapie dienen, die auf die Eliminierung/Verringerung des Pools latenter Virusreservoirs abzielt.

Die Chromatinorganisation und die epigenetische Kontrolle des HIV-1-Promotors sind Schlüsselelemente bei der Stummschaltung der Transkription. Das repressive Nukleosom nuc-1, das sich unmittelbar stromabwärts der Transkriptionsstartstelle befindet, wird unter latenten Bedingungen durch Histondeacetylasen (HDACs) hypoacetyliert gehalten. Die Verwendung von HDAC-Inhibitoren (HDACis) als Latenzumkehrmittel (LRAs) wurde in mehreren Latenzmodellen und in ex vivo cART-behandelten HIV-1+-Patientenzellkulturen gut charakterisiert. Es wurde über mehrere klinische Studien und Studien mit HDACis berichtet [VPA (von Margolis, Siliciano, Lambotte und Routy), SAHA (von Margolis und Lewin), Panobinostat (von Rasmussen) und Romidepsin (von Mellors (ClinicalTrials.gov.) NCT01933594) und Sogaard)]. Die früheren Studien, in denen VPA getestet wurde, zeigten keinen Nutzen dieses HDACi bei der Reduzierung der Anzahl latent infizierter ruhender CD4+-T-Zellen. Zwei klinische Studien haben gezeigt, dass die Verabreichung einer einzelnen oder mehrerer klinisch verträglicher Dosen von SAHA an cART-behandelte Patienten zeitlich mit einer erhöhten Expression von zellassoziierten, nicht gespleißten (CA-US) HIV-1-RNA-Spiegeln im ruhenden CD4+ verbunden war T-Zellen in vivo. Allerdings konnten beide Studien weder einen Anstieg der Restvirämie noch eine Verringerung der Größe der HIV-1-Reservoirs nachweisen. Eine weitere kürzlich durchgeführte klinische Pilotstudie mit dem HDACi Panobinostat hat einen signifikanten Anstieg der CA-US-RNA-Spiegel, aber auch einen Anstieg der genomischen HIV-RNA-Spiegel im Plasma, analysiert durch einen transkriptionsvermittelten Amplifikationstest (TMA), sowie einen vorübergehenden Rückgang der Gesamt-HIV gezeigt DNA-Ebene. Nach der cART-Unterbrechung zeigte diese letztgenannte Studie bei einigen Patienten einen Anstieg der Viruslast, der im Vergleich zu dem bei den meisten Patienten 2–3 Wochen nach Absetzen der cART beobachteten Wiederanstieg verzögert war. Ergebnisse einer anderen kürzlich durchgeführten klinischen Pilotstudie, einschließlich intravenöser Romidepsin-Injektion, die drei Wochen lang einmal wöchentlich unter Beibehaltung der cART verabreicht wurde, haben gezeigt, dass 5 von 6 getesteten avirämischen Patienten Viruslastwerte aufwiesen, die durch kommerzielle Standardtests quantifizierbar waren. Insgesamt sind diese Studien ermutigend, stellen jedoch die Wirksamkeit von HDACi allein in Frage, um die Größe der HIV-1-Reservoirs zu verringern oder eine Verzögerung des viralen Rebounds zu beobachten. Die Forscher schlagen einige Hypothesen vor, um diese Teilergebnisse zu erklären und einige Optimierungen zur Verbesserung therapeutischer Reaktivierungsstrategien:

1. Der in diesen klinischen Studien erzielte Reaktivierungsgrad war zu schwach. Die gleichzeitige Bekämpfung verschiedener Latenzmechanismen sollte effizienter sein, wenn die Virusausrottung das Ziel ist, da die Kombination verschiedener Verbindungsklassen synergetisch wirken könnte (d. h. führen zu einem höheren Reaktivierungsgrad als die Summe der von jeder Verbindung einzeln erzeugten Reaktivierungen), um die HIV-Expression in latent infizierten Zellen zu reaktivieren.
2. Möglicherweise ist ein genauer Zeitplan für die LRA-Verabreichung erforderlich, was darauf hindeutet, dass eine aufeinanderfolgende Behandlung die Wirkung der Verabreichung von zwei LRAs verbessern könnte, die auf unterschiedliche Latenzmechanismen abzielen.
3. Die HIV-1-Latenz ist ein heterogenes Phänomen. Tatsächlich haben die Forscher zuvor in unseren ex vivo durchgeführten Reaktivierungsstudien eine große Diversität zwischen den Zellkulturen der Patienten hinsichtlich der Reaktionsmuster auf die verschiedenen getesteten LRAs beobachtet. Diese Ergebnisse legen nahe, dass die Repression der HIV-1-Transkription auf heterogenen Kombinationen molekularer Mechanismen beruht, die von Patient zu Patient unterschiedlich sind. Die von den Forschern beobachtete Heterogenität zwischen Patienten unterstreicht die Notwendigkeit, die Wirksamkeit eines LRA zunächst ex vivo in Zellkulturen eines bestimmten Patienten zu bewerten, bevor dieser LRA diesem bestimmten Patienten in vivo im Rahmen einer klinischen Studie verabreicht wird. Leider wurde in der überwiegenden Mehrheit der früheren klinischen Studien zur Reaktivierung von HIV-1 aus der Latenz keine Vorauswahl auf der Grundlage von Ex-vivo-Reaktivierungstests durchgeführt.
4. Die Induktion der Genexpression latenter HIV-Proviren ist stochastisch. Tatsächlich hat Silicianos Gruppe gezeigt, dass einige Proviren nach einer Runde maximaler T-Zell-Aktivierung in vitro stumm bleiben, aber nach weiteren Aktivierungsrunden potenziell induzierbar sind. Um die Aktivität eines bestimmten LRA zu maximieren, sollte es daher wiederholt zu mehreren Zeitpunkten verabreicht werden.

Folglich würde eine Optimierung des „Schock“-Teils, des ersten Teils der „Shock and Kill“-Strategie, eine individuelle und kombinierte Behandlung von LRAs beinhalten, die nach einem genauen Zeitplan und wiederholt zu mehreren Zeitpunkten verabreicht wird. Um eine solche klinische Studie durchzuführen, haben die Forscher in vitro und ex vivo verschiedene Arten von LRA-Kombinationen untersucht. Einer von ihnen bot mehrere Vorteile und wurde in der Humantherapie zugelassen.

Tatsächlich ist epigenetisch bekannt, dass DNA-Methylierung und Histon-Deacetylierung zusammenwirken, um eine Heterochromatin-Umgebung aufzubauen und aufrechtzuerhalten. Tatsächlich können MethylBinding Domain (MBD)-Proteine, die in cis-Regulatorregionen an methylierte DNA gebunden sind, als Brücken zwischen DNA und Chromatin-modifizierenden Faktoren (wie HDACs) dienen. Im Fall von HIV wurde zuvor gezeigt, dass der HIV-1-Promotor ex vivo hypermethyliert und resistent gegen eine Reaktivierung in den latenten Reservoirs avirämischer HIV-1-infizierter Personen ist, im Gegensatz zum hypomethylierten 5'LTR integrierter Proviren, die bei virämischen Personen vorhanden sind Patienten. Interessanterweise haben Trejbalova et al. haben kürzlich berichtet, dass die DNA-Methylierung des HIV-1-Promotors während der cART-Behandlung zunehmend zunimmt. Tatsächlich haben diese Autoren geringe Mengen an 5'-LTR-DNA-Methylierung in den ruhenden CD4+-T-Zellen von Patienten festgestellt, die bis zu 3 Jahre lang mit cART behandelt wurden. Nach einer Langzeit-cART beobachteten sie jedoch eine Anhäufung der 5'-LTR-DNA-Methylierung im latenten Reservoir. Der DNA-Methylierungsstatus des HIV-1-Promotors könnte dazu beitragen, den stillen Zustand des Provirus in Zusammenarbeit mit histonrepressiven posttranslationalen Modifikationen wie der Histondeacetylierung zu „sperren“, wodurch die Rückkehr des Provirus in einen aktiven Zustand schwieriger wird. Aus dieser Sicht könnten Demethylierungsmittel in Kombination mit HDACis vielversprechende Kandidatenmedikamente darstellen, um den Pool latenter HIV-Reservoirs von Patienten unter cART über einen Zeitraum von mindestens drei Jahren zu reduzieren.

Darüber hinaus ist bekannt, dass die beiden epigenetischen Modifikationen DNA-Methylierung und Histon-Deacetylierung dynamisch miteinander verbunden sind und bei Krebserkrankungen zur Stummschaltung von Genen führen. Tatsächlich stützen mehrere präklinische Studien die Ansicht, dass die pharmakologische Ausrichtung von DNMT und HDAC zu einer synergistischen Antikrebsaktivität führen kann. Darüber hinaus laufen derzeit zwei klinische Studien mit dem DNA-Methylierungshemmer Decitabin und dem HDACi Romidepsin in der Krebstherapie (NCT00037817, NCT00114257). Der in der Humantherapie zugelassene DNA-Methylierungsinhibitor Decitabin und HDAC bieten mehrere Vorteile für HIV-1-Reinigungsstrategien. Decitabin bietet den Vorteil, die Blut-Hirn-Schranke zu überwinden, sich hervorragend in Körperflüssigkeiten zu verteilen und keine globale T-Zell-Aktivierung zu induzieren. HDACis induzieren keine globale T-Zell-Proliferation oder -Aktivierung, wirken in einem breiten Spektrum von Zelltypen und unterdrücken wirksam die Expression und Funktion des CXCR4-Chemokinrezeptors. HDACis wurden auch als neue P-TEFb-freisetzende Wirkstoffe identifiziert. Dies ist zweifellos ein weiterer entscheidender Mechanismus, durch den HDACis die HIV-Expression reaktivieren. Tatsächlich wird der Wechsel von der promotornahen Pause zur produktiven Elongation durch den viralen Transaktivator Tat und P-TEFb, einen essentiellen Transkriptionsfaktor für die zelluläre Elongation, vermittelt. In Zellen liegt P-TEFb in aktiver und inaktiver Form vor. Seine Freisetzung aus dem inaktiven 7SK-Komplex des kleinen nuklearen Ribonukleoproteins ist für P-TEFb ein entscheidender Schritt zur Aktivierung der Transkriptionsverlängerung. Daher ist es wichtig, dass die Verwendung der beiden Medikamente andere Mechanismen (außer Histonacetylierung und DNA-Methylierung) beeinflussen könnte, die an der HIV-Latenz beteiligt sind.

1.2 Forschungshypothese Kürzlich hat unser Labor das therapeutische Potenzial von Demethylierungsmittel in Kombination mit HDACis bei der Reaktivierung von HIV aus der Latenz in vitro und ex vivo. Das HIV-1-Reaktivierungspotenzial von LRAs wurde zunächst in vitro in zwei latent infizierten T-Zelllinien (durch Quantifizierung der HIV-1-Transkription, -Expression und -Produktion) und anschließend ex vivo in CD8+-depletierten PBMCs und ruhenden CD4+-T-Zellkulturen bewertet von 58 cART-behandelten avirämischen HIV-1+-Patienten (durch Quantifizierung der HIV-1-Produktion). Die Forscher haben gezeigt, dass der DNA-Methylierungsinhibitor 5-Aza-2'desoxycytidin (Decitabin), nicht jedoch 5-Azacytidin, die HIV-Expression in vitro induzierte. Als nächstes zeigten die Forscher in vitro, dass eine sequentielle Behandlung von Decitabin + HDAC in klinisch tolerierbaren Dosen synergistisch die HIV-Expression induziert, was zum ersten Mal die Bedeutung eines Behandlungsplans für LRA-Kombinationsbehandlungen hervorhebt. Wichtig ist, dass die Forscher die physiologische Relevanz dieser Synergie und des sequentiellen Aspekts ex vivo gezeigt haben. Interessanterweise induzierte die getestete sequentielle Kombinationsbehandlung mit Decitabin + Romidepsin in CD8+-depletierten PBMC-Kulturen eine stärkere HIV-1-Erholung als die Medikamente allein. Zusammenfassend berichteten die Forscher zum ersten Mal, dass neben dem kombinatorischen Aspekt auch der sequentielle Aspekt der LRA-Verabreichung entscheidend für Spülstrategien sein könnte, die auf eine Verringerung der Reservoirgröße abzielen.

Die Forscher gehen davon aus, dass solche sequentiellen kombinatorischen Reaktivierungsansätze zu einer Verringerung der Größe des HIV-1-Reservoirs auf ein ausreichendes Maß führen könnten, um die Kontrolle der HIV-Infektion durch das Immunsystem des Wirts und hoffentlich therapeutische Unterbrechungen zu ermöglichen. Der erste Schritt, um den Nutzen dieser Art von Intervention hervorzuheben, besteht jedoch darin, die Machbarkeit, Sicherheit und Verträglichkeit solcher sequentiellen kombinatorischen Reaktivierungsansätze zu bewerten.

Basierend auf unseren Ex-vivo-Ergebnissen und auf unseren vorgeschlagenen Optimierungen des „Schock“-Teils, dem ersten Teil der „Schock-und-Kill“-Strategie (einschließlich einer individuellen und kombinierten Behandlung von LRAs, die nach einem genauen Zeitplan und wiederholt verabreicht wird). (mehrere Zeitpunkte) schlagen die Forscher vor, eine Phase-I-Studie mit HIV-1-Subtyp-B-positiven Patienten unter cART für mindestens 48 Monate einzurichten und nach bestem Wissen der klinischen PIs für mindestens einen nachweisbaren viralen Blip vorzulegen mindestens 12 Monate, um die Durchführbarkeit, Sicherheit und Verträglichkeit einer sequentiellen Behandlung mit Decitabin in Kombination mit Romidepsin zu bewerten, die zu mehreren Zeitpunkten verabreicht wird [einmal (Kohorte 1), zweimal (Kohorte 2) oder viermal (Kohorte 3)] . Als sekundäres Ziel werden die Forscher auch die Auswirkungen der Kombinationsbehandlung (Decitabin + Romidepsin) auf Virusreservoirs und HIV-Genexpression bewerten.