Relativ mitokondriell toksisitet av tenofoviralafenamid (TAF) vs. tenofovirdisoproksilfumarat (TDF) (UCLACAREMITO)

Økte komorbiditeter som kardiovaskulær sykdom (CVD), ben- og nyresykdom er nye problemer ved HIV-infeksjon, men mekanismene er uklare. Å forstå hvordan antiretrovirale midler kan minimere sykelighet ved behandlet HIV-infeksjon er en forskningsprioritet. Nukleosid/nukleotid revers transkriptasehemmere (NRTIer) er inkludert i alle HIV-behandlingsregimer. Tenofovir (TFV) disoproksilfumarat (TDF) har vært assosiert med økt risiko for nefrotoksisitet og skjelettsykdom sammenlignet med andre NRTIer. Tenofoviralafenamid (TAF) er et oralt prodrug av TFV, men er mye mer stabilt i plasma sammenlignet med TDF, og markant lavere plasmanivåer av TFV antas å føre til den gunstige sikkerhetsprofilen til TAF. Mitokondriell dysfunksjon har en nøkkelrolle i HIV-patogenesen og kan være fellesnevneren som driver patogenesen av flere komorbiditeter. Til tross for den bedre sikkerhetsprofilen til nyere (som TDF) sammenlignet med eldre NRTI-er, er det fortsatt bekymring for potensialet for langsiktig toksisitet til de nåværende NRTI-er, spesielt siden de eksakte cellulære effektene av NRTI-er forblir uklare. Det er ukjent om en fire ganger økning i intracellulære legemiddelnivåer sett i perifere mononukleære blodceller (PBMC) med TAF kan øke toksisiteten i mitokondrier. Bedre forståelse av disse effektene kan gi innsikt i mekanismer for HIV-patogenese og utvalg av NRTIer som forbedrer sykelighet ved kronisk HIV-infeksjon.

Hypotese: Til tross for høyere intracellulære nivåer, har TAF minimal/ingen total mitokondriell toksisitet sammenlignet med TDF in vivo. Etterforskerne forventer at de foreløpige dataene og den foreslåtte eksperimentelle tilnærmingen vil legge grunnlaget for fremtidige storskalastudier for direkte å sammenligne subtile potensielle mitokondrielle toksisiteter av nyere NRTIer i store HIV-kohorter.

Primært mål: Denne forskningsapplikasjonen vil utforske den relative mitokondrielle toksisiteten til nyere NRTIer (TAF, TDF) som en mulig mekanisme for differensiell NTRI-relatert toksisitet. Disse dataene vil tillate valg av NRTIer som kan forbedre sykelighet ved kronisk behandlet HIV-infeksjon, gitt den kjente mulige rollen til mitokondriell dysfunksjon i patogenesen av HIV-relaterte komorbiditeter. Mot dette målet vil etterforskerne bruke en robust eksperimentell tilnærming for å studere NRTI-relatert mitokondriell dysfunksjon ved å bruke nye metoder, humane cellelinjer og PBMC. De spesifikke målene for dette prosjektet er: Mål 1: Å evaluere de relative in vitro-effektene av TAF og TDF sammenlignet med en eldre NRTI (ddC) på 5 uavhengige mål på mitokondriell funksjon i den humane cellelinjen HepG2 og PBMC. Hypotese: Til tross for høyere intracellulære nivåer, har TAF minimal/ingen total mitokondriell toksisitet sammenlignet med TDF i både HepG2-linjen og PBMC. ddC vil bli brukt som en positiv kontroll for NRTI-indusert mitokondriell dysfunksjon. Mål 2: Å utforske in vivo om det er økt mitokondriell dysfunksjon ved bruk av TAF vs. TDF ved kronisk behandlet HIV-infeksjon. Det overordnede målet med dette forslaget er å bestemme in vitro- og in vivo-effektene av TAF på mitokondrier.

Behandlingsregime: Friske HIV-uinfiserte > 18 år gamle uten kjente komorbiditeter inkludert metabolsk sykdom vil bli rekruttert for PBMC-isolering for in vitro-studiene beskrevet i Mål 1 (n=30). For mål 1 vil cellene bli eksponert for 10 μM (og annen dose som vil bli bestemt etter diskusjoner med Gilead) NRTIer (TDF, TAF, ddC) i opptil 14 dagers behandling. For å evaluere den relative mitokondrielle toksisiteten til TDF vs. TAF in vivo (Mål 2), vil en åpen byttestudie bli utført med virologisk undertrykte, HIV-1 positive deltakere. Bytteregimet vil være Stribild® (elvitegravir 150 mg/kobicistat 150 mg/emtricitabin 200 mg/tenofovirdisoproksilfumarat 300 mg; E/C/F/TDF) til Genvoya® (elvitegravir 150 mg/kobicistat 050 mg/emtricitat 150 mg/emtricita tenofoviralafenamid 10 mg; E/C/F/TAF). For inkluderings- og eksklusjonskriterier se respektive avsnitt.

Primært endepunkt: Samlet sett vil de ovennevnte in vitro og in vivo målingene av mitokondriell funksjon før og etter TAF og TDF teste hypotesene om at nyere NRTIer har minimal total mitokondriell toksisitet hos mennesker. Fra alle målene på mitokondriell funksjon, vil cellulært oksygenforbruk (COC; som bestemt av Seahorse-teknologi) betraktes som "gullstandarden" gitt at det er et mål på den viktigste mitokondrielle funksjonen (oksidativ fosforylering) som er relatert til klinisk utfall. Gitt usikkerheten om hvilket mål på mitokondriell funksjon som best kan forutsi NRTI-indusert mitokondriell toksisitet, vil sammenligning av relativ fold induksjon av mitokondriell dysfunksjon i PBMC vs. HepG2-celler som respons på en spesifikk konsentrasjon av en kjent NRTI-induser av mitokondriell dysfunksjon (ddC) brukes til å veilede analyser. Baseline-målingen vil bli brukt til å kontrollere for konfoundere av NRTI-relatert mitokondriell dysfunksjon (hver person vil tjene som sin egen kontroll) og resultatene vil bli uttrykt som relativ-fold endring sammenlignet med baseline. I tillegg, ved å bruke lignende tilnærming, vil mål 2 undersøke om bytte fra TDF til et TAF-basert regime vil indusere endringer i mål på mitokondriell funksjon. Denne tilnærmingen sikrer at eventuelle endringer i mitokondriefunksjonen ved 6 og/eller 12 måneder bare vil være sekundære til NRTI-bryteren.

Sekundære endepunkter: Det er akseptert at to uavhengige mål for mitokondriell funksjon kan mer pålitelig forutsi mitokondriell dysfunksjon sammenlignet med hvert av målene separat. Forskerne vil definere NRTI-indusert mitokondriell toksisitet som signifikant endring i noen av andre store mål på mitokondriell toksisitet [reduksjon i membranpotensial (Δψm), økning i mitokondriell reaktive oksygenarter (mito-ROS), reduksjon i mengden mitokondriell DNA ( mtDNA), unormal mitokondriell dynamikk (øker fragmentering av mitokondrier)). Til slutt vil andre utforskende sekundære endepunkter (basert på tilgjengelige restressurser) være måling av intracellulære nivåer av TAF-metabolitter. Flowcytometri og levende celleavbildning vil bli bestemt etter behov.

Etterforskerne vil definere NRTI-indusert mitokondriell toksisitet som signifikant endring i alle målene for mitokondriell toksisitet (COC, Δψm, mito-ROS, mtDNA, mitokondriell dynamikk). Baseline-målingen vil bli brukt til å kontrollere for konfoundere av NRTI-relatert mitokondriell dysfunksjon (hver person vil tjene som sin egen kontroll) og resultatene vil bli uttrykt som relativ-fold endring sammenlignet med baseline. I tillegg, ved å bruke lignende tilnærming, vil mål 2 undersøke om bytte fra TDF til et TAF-basert regime vil indusere endringer i mål på mitokondriell funksjon. Denne tilnærmingen sikrer at eventuelle endringer i mitokondriefunksjonen ved 6 og/eller 12 måneder bare vil være sekundære til NRTI-bryteren.

Siden hver giver vil bidra med prøver til alle eksperimentelle grupper (grunnlinje, oppfølgingsmåling), vil paret t-test, lineær blandingseffektmodell og ikke-parametrisk test (etter behov) bli brukt for å sammenligne uttrykksmål mellom grupper som justerer for donoreffekter (alder, sex, rase.

Resultatene fra denne forskningen vil gi nyttig informasjon om NRTI-relatert overordnet mitokondriell dysfunksjon som kan valideres videre i store studier med data om kliniske utfall.