Względna toksyczność mitochondrialna alafenamidu tenofowiru (TAF) w porównaniu z fumaranem dizoproksylu tenofowiru (TDF) (UCLACAREMITO)

Zwiększona liczba chorób współistniejących, takich jak choroby sercowo-naczyniowe (CVD), choroby kości i nerek, to pojawiające się problemy związane z zakażeniem wirusem HIV, ale ich mechanizmy są niejasne. Zrozumienie, w jaki sposób leki przeciwretrowirusowe mogą zminimalizować zachorowalność w leczonym zakażeniu wirusem HIV, jest priorytetem badań. Nukleozydowe/nukleotydowe inhibitory odwrotnej transkryptazy (NRTI) są włączone do wszystkich schematów leczenia HIV. Tenofowir (TFV) fumaran dizoproksylu (TDF) wiąże się ze zwiększonym ryzykiem nefrotoksyczności i chorób kości w porównaniu z innymi NRTI. Alafenamid tenofowiru (TAF) jest doustnym prolekiem TFV, ale jest znacznie bardziej stabilny w osoczu w porównaniu z TDF i uważa się, że znacznie niższe poziomy TFV w osoczu prowadzą do korzystnego profilu bezpieczeństwa TAF. Dysfunkcja mitochondriów odgrywa kluczową rolę w patogenezie HIV i może być wspólnym mianownikiem, który napędza patogenezę kilku chorób współistniejących. Pomimo lepszego profilu bezpieczeństwa nowszych (takich jak TDF) w porównaniu ze starszymi NRTI, nadal istnieją obawy co do potencjalnej długoterminowej toksyczności obecnych NRTI, zwłaszcza że dokładne efekty komórkowe NRTI pozostają niejasne. Nie wiadomo, czy czterokrotny wzrost wewnątrzkomórkowych poziomów leku obserwowany w jednojądrzastych komórkach krwi obwodowej (PBMC) z TAF może zwiększać toksyczność w mitochondriach. Lepsze zrozumienie tych skutków może zapewnić wgląd w mechanizmy patogenezy HIV i wybór NRTI, które poprawiają chorobowość w przewlekłym zakażeniu HIV.

Hipoteza: Pomimo wyższych poziomów wewnątrzkomórkowych, TAF ma minimalną/brak ogólnej toksyczności mitochondrialnej w porównaniu z TDF in vivo. Badacze przewidują, że wstępne dane i proponowane podejście eksperymentalne stworzą podstawę do przyszłych badań na dużą skalę w celu bezpośredniego porównania subtelnej potencjalnej toksyczności mitochondrialnej nowszych NRTI w dużych kohortach HIV.

Główny cel: Ta aplikacja badawcza zbada względną toksyczność mitochondrialną nowszych NRTI (TAF, TDF) jako możliwy mechanizm zróżnicowanej toksyczności związanej z NTRI. Dane te pozwolą na wybór NRTI, które mogą poprawić zachorowalność w przewlekle leczonym zakażeniu HIV, biorąc pod uwagę znaną możliwą rolę dysfunkcji mitochondriów w patogenezie chorób współistniejących związanych z HIV. W tym celu badacze wykorzystają solidne podejście eksperymentalne do badania dysfunkcji mitochondriów związanych z NRTI przy użyciu nowych metod, ludzkich linii komórkowych i PBMC. Konkretne cele tego projektu to: Cel 1: Ocena względnych efektów in vitro TAF i TDF w porównaniu ze starszymi NRTI (ddC) na 5 niezależnych pomiarów funkcji mitochondriów w ludzkiej linii komórkowej HepG2 i PBMC. Hipoteza: Pomimo wyższych poziomów wewnątrzkomórkowych, TAF ma minimalną/brak ogólnej toksyczności mitochondrialnej w porównaniu z TDF zarówno w linii HepG2, jak i PBMC. ddC zostanie użyte jako kontrola pozytywna dysfunkcji mitochondriów wywołanej przez NRTI. Cel 2: Zbadanie in vivo, czy istnieje zwiększona dysfunkcja mitochondriów przy użyciu TAF w porównaniu z TDF w przewlekle leczonym zakażeniu HIV. Ogólnym celem tej propozycji jest określenie wpływu TAF in vitro i in vivo na mitochondria.

Schemat leczenia: Zdrowi niezakażeni wirusem HIV w wieku > 18 lat bez znanych chorób współistniejących, w tym choroby metabolicznej, zostaną zrekrutowani do izolacji PBMC do badań in vitro opisanych w Celu 1 (n=30). W Celu 1 komórki będą eksponowane na 10 μM (i inną dawkę, która zostanie ustalona po rozmowach z firmą Gilead) NRTI (TDF, TAF, ddC) przez okres do 14 dni leczenia. Aby ocenić względną toksyczność mitochondrialną TDF w porównaniu z TAF in vivo (Cel 2), zostanie przeprowadzone otwarte badanie z zamianą na HIV-1-pozytywnych uczestnikach z supresją wirusologiczną. Zamiana schematu na Stribild® (elwitegrawir 150 mg/kobicystat 150 mg/emtrycytabina 200 mg/fumaran dizoproksylu tenofowiru 300 mg; E/C/F/TDF) na Genvoya® (elwitegrawir 150 mg/kobicystat 150 mg/emtrycytabina 200 mg/ alafenamid tenofowiru 10 mg; E/C/F/TAF). Aby zapoznać się z kryteriami włączenia i wyłączenia, patrz odpowiednie sekcje.

Pierwszorzędowy punkt końcowy: Ogólnie rzecz biorąc, powyższe pomiary funkcji mitochondriów in vitro i in vivo przed i po TAF i TDF przetestują hipotezę, że nowsze NRTI mają minimalną ogólną toksyczność mitochondrialną u ludzi. Ze wszystkich miar funkcji mitochondriów zużycie tlenu przez komórki (COC; określone za pomocą technologii Seahorse) będzie uważane za „złoty standard”, ponieważ jest miarą najważniejszej funkcji mitochondriów (fosforylacji oksydacyjnej), która odnosi się do wyniku klinicznego. Biorąc pod uwagę niepewność co do tego, jaka miara funkcji mitochondriów może najlepiej przewidzieć toksyczność mitochondrialną indukowaną przez NRTI, porównanie względnej krotności indukcji dysfunkcji mitochondriów w komórkach PBMC vs. HepG2 w odpowiedzi na określone stężenie znanego induktora dysfunkcji mitochondrialnej NRTI (ddC) będzie być używany do kierowania analizą. Pomiar wyjściowy zostanie wykorzystany do kontroli czynników zakłócających dysfunkcję mitochondriów związanych z NRTI (każda osoba będzie służyć jako jego własna kontrola), a wyniki zostaną wyrażone jako względna krotność zmiany w porównaniu z wartością wyjściową. Ponadto, stosując podobne podejście, Cel 2 zbada, czy przejście z TDF na schemat oparty na TAF wywoła jakiekolwiek zmiany w pomiarach funkcji mitochondriów. Takie podejście gwarantuje, że wszelkie zmiany funkcji mitochondriów po 6 i/lub 12 miesiącach będą drugorzędne tylko w stosunku do zmiany NRTI.

Drugorzędowe punkty końcowe: Przyjmuje się, że dwa niezależne pomiary funkcji mitochondriów mogą bardziej wiarygodnie przewidzieć dysfunkcję mitochondriów w porównaniu do każdego z pomiarów oddzielnie. Badacze zdefiniują indukowaną przez NRTI toksyczność mitochondrialną jako znaczącą zmianę w jakimkolwiek innym głównym wskaźniku toksyczności mitochondrialnej [redukcja potencjału błonowego (Δψm), wzrost mitochondrialnych reaktywnych form tlenu (mito-ROS), spadek ilości mitochondrialnego DNA ( mtDNA), nieprawidłowa dynamika mitochondriów (wzrost fragmentacji mitochondriów)). Wreszcie, innymi eksploracyjnymi drugorzędowymi punktami końcowymi (w oparciu o dostępne pozostałe zasoby) będzie pomiar wewnątrzkomórkowych poziomów metabolitów TAF. Cytometria przepływowa i obrazowanie żywych komórek zostaną określone w razie potrzeby.

Badacze zdefiniują indukowaną przez NRTI toksyczność mitochondrialną jako znaczącą zmianę w dowolnym z mierników toksyczności mitochondrialnej (COC, Δψm, mito-ROS, mtDNA, dynamika mitochondrialna). Pomiar wyjściowy zostanie wykorzystany do kontroli czynników zakłócających dysfunkcję mitochondriów związanych z NRTI (każda osoba będzie służyć jako jego własna kontrola), a wyniki zostaną wyrażone jako względna krotność zmiany w porównaniu z wartością wyjściową. Ponadto, stosując podobne podejście, Cel 2 zbada, czy przejście z TDF na schemat oparty na TAF wywoła jakiekolwiek zmiany w pomiarach funkcji mitochondriów. Takie podejście gwarantuje, że wszelkie zmiany funkcji mitochondriów po 6 i/lub 12 miesiącach będą drugorzędne tylko w stosunku do zmiany NRTI.

Ponieważ każdy dawca przekaże próbki do wszystkich grup eksperymentalnych (linia bazowa, pomiar kontrolny), sparowany test t, liniowy model efektów mieszanych i test nieparametryczny (w razie potrzeby) zostaną wykorzystane do porównania miar ekspresji między grupami z uwzględnieniem efektów dawcy (wiek, płeć, rasa.

Wyniki tych badań dostarczą przydatnych informacji na temat ogólnej dysfunkcji mitochondriów związanych z NRTI, które można dalej zweryfikować w dużych badaniach z danymi dotyczącymi wyników klinicznych.