Relatieve mitochondriale toxiciteit van Tenofovir Alafenamide (TAF) vs. Tenofovirdisoproxilfumaraat (TDF) (UCLACAREMITO)

Toegenomen comorbiditeiten zoals hart- en vaatziekten (CVD), bot- en nieraandoeningen zijn opkomende problemen bij HIV-infectie, maar de mechanismen zijn onduidelijk. Begrijpen hoe antiretrovirale middelen de morbiditeit bij behandelde HIV-infectie kunnen minimaliseren, is een onderzoeksprioriteit. Nucleoside/nucleotide reverse transcriptaseremmers (NRTI's) maken deel uit van alle hiv-behandelingen. Tenofovir (TFV)disoproxilfumaraat (TDF) is in verband gebracht met een verhoogd risico op nefrotoxiciteit en botziekte in vergelijking met andere NRTI's. Tenofoviralafenamide (TAF) is een orale prodrug van TFV, maar is veel stabieler in plasma in vergelijking met TDF en aanmerkelijk lagere plasmaspiegels van TFV leiden vermoedelijk tot het gunstige veiligheidsprofiel van TAF. Mitochondriale disfunctie speelt een sleutelrol in de pathogenese van HIV en kan de gemeenschappelijke noemer zijn die de pathogenese van verschillende comorbiditeiten stimuleert. Ondanks het betere veiligheidsprofiel van nieuwere (zoals TDF) in vergelijking met oudere NRTI's, blijven er zorgen over het potentieel voor toxiciteit op langere termijn van de huidige NRTI's, vooral omdat de exacte cellulaire effecten van NRTI's onduidelijk blijven. Het is niet bekend of een viervoudige toename van intracellulaire geneesmiddelniveaus die wordt waargenomen in perifere mononucleaire bloedcellen (PBMC's) met TAF de toxiciteit in mitochondriën kan verhogen. Een beter begrip van deze effecten kan inzicht verschaffen in mechanismen van HIV-pathogenese en selectie van NRTI's die de morbiditeit bij chronische HIV-infectie verbeteren.

Hypothese: ondanks hogere intracellulaire niveaus heeft TAF minimale/geen algehele mitochondriale toxiciteit in vergelijking met TDF in vivo. De onderzoekers verwachten dat de voorlopige gegevens en de voorgestelde experimentele benadering de basis zullen leggen voor toekomstige grootschalige studies om subtiele potentiële mitochondriale toxiciteit van nieuwere NRTI's in grote HIV-cohorten direct te vergelijken.

Primaire doelstelling: Deze onderzoekstoepassing onderzoekt de relatieve mitochondriale toxiciteit van nieuwere NRTI's (TAF, TDF) als een mogelijk mechanisme voor differentiële NTRI-gerelateerde toxiciteiten. Deze gegevens zullen selectie van NRTI's mogelijk maken die de morbiditeit bij chronisch behandelde HIV-infectie kunnen verbeteren, gezien de bekende mogelijke rol van mitochondriale disfunctie in de pathogenese van HIV-gerelateerde comorbiditeiten. Hiertoe zullen de onderzoekers een robuuste experimentele benadering gebruiken om NRTI-gerelateerde mitochondriale disfunctie te bestuderen met behulp van nieuwe methoden, menselijke cellijnen en PBMC. De specifieke doelstellingen van dit project zijn: Doel 1: Evaluatie van de relatieve in vitro effecten van TAF en TDF in vergelijking met een oudere NRTI (ddC) op 5 onafhankelijke metingen van de mitochondriale functie in de menselijke cellijn HepG2 en PBMC. Hypothese: ondanks hogere intracellulaire niveaus heeft TAF minimale/geen algehele mitochondriale toxiciteit in vergelijking met TDF in zowel de HepG2-lijn als PBMC. ddC zal worden gebruikt als een positieve controle voor NRTI-geïnduceerde mitochondriale disfunctie. Doel 2: In vivo onderzoeken of er een verhoogde mitochondriale disfunctie is bij het gebruik van TAF vs. TDF bij chronisch behandelde HIV-infectie. Het algemene doel van dit voorstel is om de in vitro en in vivo effecten van TAF op mitochondriën te bepalen.

Behandelingsregime: gezonde hiv-niet-geïnfecteerden > 18 jaar oud zonder bekende comorbiditeiten, waaronder metabole ziekte, zullen worden gerekruteerd voor PBMC-isolatie voor de in-vitro-onderzoeken beschreven in doel 1 (n=30). Voor Aim 1 zullen cellen worden blootgesteld aan 10 μM (en een andere dosis die zal worden bepaald na besprekingen met Gilead) NRTI's (TDF, TAF, ddC) gedurende maximaal 14 dagen behandeling. Om de relatieve mitochondriale toxiciteit van TDF versus TAF in vivo te evalueren (Doel 2), zal een open-label switch studie worden uitgevoerd bij virologisch onderdrukte, HIV-1-positieve deelnemers. Het overstapregime zal zijn van Stribild® (elvitegravir 150 mg/cobicistat 150 mg/emtricitabine 200 mg/tenofovirdisoproxilfumaraat 300 mg; E/C/F/TDF) naar Genvoya® (elvitegravir 150 mg/cobicistat 150 mg/emtricitabine 200 mg/ tenofoviralafenamide 10 mg; E/C/F/TAF). Zie de respectievelijke secties voor in- en uitsluitingscriteria.

Primair eindpunt: Over het algemeen zullen de bovenstaande in vitro en in vivo metingen van de mitochondriale functie voor en na TAF en TDF de hypothesen testen dat nieuwere NRTI's minimale algehele mitochondriale toxiciteit hebben bij mensen. Van alle metingen van de mitochondriale functie zal het cellulaire zuurstofverbruik (COC; zoals bepaald door Seahorse-technologie) worden beschouwd als de "gouden standaard", aangezien het een maatstaf is voor de belangrijkste mitochondriale functie (oxidatieve fosforylering) die betrekking heeft op de klinische uitkomst. Gezien de onzekerheid over welke mate van mitochondriale functie de beste NRTI-geïnduceerde mitochondriale toxiciteit kan voorspellen, zal een vergelijking van relatieve vouwinductie van mitochondriale disfunctie in PBMC vs. HepG2-cellen als reactie op een specifieke concentratie van een bekende NRTI-inductor van mitochondriale disfunctie (ddC) worden gebruikt om de analyse te sturen. De basislijnmeting zal worden gebruikt om te controleren op confounders van NRTI-gerelateerde mitochondriale disfunctie (elke persoon zal dienen als zijn/haar eigen controle) en de resultaten zullen worden uitgedrukt als relatieve verandering ten opzichte van de basislijn. Bovendien zal Aim 2, met een vergelijkbare aanpak, onderzoeken of de overstap van TDF naar een op TAF gebaseerd regime veranderingen zal veroorzaken in de metingen van de mitochondriale functie. Deze aanpak zorgt ervoor dat eventuele veranderingen in de mitochondriale functie na 6 en/of 12 maanden alleen secundair zijn aan de NRTI-switch.

Secundaire eindpunten: Er wordt aangenomen dat twee onafhankelijke metingen van de mitochondriale functie betrouwbaarder mitochondriale disfunctie kunnen voorspellen in vergelijking met elk van de metingen afzonderlijk. De onderzoekers zullen NRTI-geïnduceerde mitochondriale toxiciteit definiëren als significante verandering in een van de andere belangrijke maten van mitochondriale toxiciteit [vermindering van membraanpotentiaal (Δψm), toename van mitochondriale reactieve zuurstofspecies (mito-ROS), afname van de hoeveelheid mitochondriaal DNA ( mtDNA), abnormale mitochondriale dynamiek (verhoogde fragmentatie van mitochondriën)). Ten slotte zullen andere verkennende secundaire eindpunten (gebaseerd op beschikbare overgebleven bronnen) de meting van intracellulaire niveaus van TAF-metabolieten zijn. Flowcytometrie en beeldvorming met levende cellen zullen indien nodig worden bepaald.

De onderzoekers zullen NRTI-geïnduceerde mitochondriale toxiciteit definiëren als significante verandering in een van de metingen van mitochondriale toxiciteit (COC, Δψm, mito-ROS, mtDNA, mitochondriale dynamiek). De basislijnmeting zal worden gebruikt om te controleren op confounders van NRTI-gerelateerde mitochondriale disfunctie (elke persoon zal dienen als zijn/haar eigen controle) en de resultaten zullen worden uitgedrukt als relatieve verandering ten opzichte van de basislijn. Bovendien zal Aim 2, met een vergelijkbare aanpak, onderzoeken of de overstap van TDF naar een op TAF gebaseerd regime veranderingen zal veroorzaken in de metingen van de mitochondriale functie. Deze aanpak zorgt ervoor dat eventuele veranderingen in de mitochondriale functie na 6 en/of 12 maanden alleen secundair zijn aan de NRTI-switch.

Aangezien elke donor monsters zal bijdragen aan alle experimentele groepen (baseline, follow-upmeting), zullen gepaarde t-test, lineair mixed-effects-model en niet-parametrische test (indien nodig) worden gebruikt om expressiemetingen tussen groepen te vergelijken, waarbij wordt gecorrigeerd voor donoreffecten (leeftijd, seks, ras.

De resultaten van dit onderzoek zullen nuttige informatie opleveren over NRTI-gerelateerde algehele mitochondriale disfunctie die verder kan worden gevalideerd in grote onderzoeken met gegevens over klinische uitkomsten.