Relativ mitokondriell toxicitet av tenofoviralafenamid (TAF) kontra tenofovirdisoproxilfumarat (TDF) (UCLACAREMITO)

Ökade samsjukligheter som hjärt-kärlsjukdom (CVD), ben- och njursjukdomar uppstår problem vid HIV-infektion men mekanismerna är oklara. Att förstå hur antiretrovirala medel kan minimera sjukligheten i behandlad HIV-infektion är en forskningsprioritet. Nukleosid/nukleotid omvänt transkriptashämmare (NRTI) ingår i alla hiv-behandlingsregimer. Tenofovir (TFV) disoproxilfumarat (TDF) har associerats med en ökad risk för nefrotoxicitet och skelettsjukdom jämfört med andra NRTI. Tenofoviralafenamid (TAF) är en oral prodrug av TFV, men är mycket mer stabil i plasma jämfört med TDF och markant lägre plasmanivåer av TFV tros leda till den gynnsamma säkerhetsprofilen för TAF. Mitokondriell dysfunktion har en nyckelroll i HIV-patogenes och kan vara den gemensamma nämnaren som driver patogenesen av flera samsjukligheter. Trots den bättre säkerhetsprofilen för nyare (som TDF) jämfört med äldre NRTI, finns det fortfarande oro för potentialen för långsiktig toxicitet hos nuvarande NRTI, särskilt eftersom de exakta cellulära effekterna av NRTI är fortfarande oklara. Det är okänt om en fyrfaldig ökning av intracellulära läkemedelsnivåer i perifera mononukleära blodceller (PBMC) med TAF kan öka toxiciteten i mitokondrier. Bättre förståelse för dessa effekter kan ge insikter i mekanismer för HIV-patogenes och urval av NRTI som förbättrar sjukligheten vid kronisk HIV-infektion.

Hypotes: Trots högre intracellulära nivåer har TAF minimal/ingen total mitokondriell toxicitet jämfört med TDF in vivo. Utredarna förutser att de preliminära data och det föreslagna experimentella tillvägagångssättet kommer att lägga grunden för framtida storskaliga studier för att direkt jämföra subtila potentiella mitokondriell toxicitet av nyare NRTI i stora HIV-kohorter.

Primärt mål: Denna forskningsapplikation kommer att utforska den relativa mitokondriella toxiciteten hos nyare NRTI (TAF, TDF) som en möjlig mekanism för differentiell NTRI-relaterade toxicitet. Dessa data kommer att möjliggöra urval av NRTI som kan förbättra sjukligheten i kroniskt behandlad HIV-infektion, givet den kända möjliga rollen av mitokondriell dysfunktion i patogenesen av HIV-relaterade komorbiditeter. Mot detta mål kommer forskarna att använda en robust experimentell metod för att studera NRTI-relaterad mitokondriell dysfunktion med hjälp av nya metoder, mänskliga cellinjer och PBMC. De specifika syftena med detta projekt är: Syfte 1: Att utvärdera de relativa in vitro-effekterna av TAF och TDF jämfört med en äldre NRTI (ddC) på 5 oberoende mätningar av mitokondriell funktion i den mänskliga cellinjen HepG2 och PBMC. Hypotes: Trots högre intracellulära nivåer har TAF minimal/ingen total mitokondriell toxicitet jämfört med TDF i både HepG2-linjen och PBMC. ddC kommer att användas som en positiv kontroll för NRTI-inducerad mitokondriell dysfunktion. Syfte 2: Att undersöka in vivo om det finns ökad mitokondriell dysfunktion med användning av TAF vs TDF vid kroniskt behandlad HIV-infektion. Det övergripande målet med detta förslag är att bestämma in vitro- och in vivo-effekterna av TAF på mitokondrier.

Behandlingsregim: Friska hiv-oinfekterade > 18 år gamla utan kända samsjukligheter inklusive metabol sjukdom kommer att rekryteras för PBMC-isolering för in vitro-studierna som beskrivs i mål 1 (n=30). För mål 1 kommer celler att exponeras för 10 μM (och annan dos som kommer att bestämmas efter diskussioner med Gilead) NRTI (TDF, TAF, ddC) i upp till 14 dagars behandling. För att utvärdera den relativa mitokondriella toxiciteten av TDF vs. TAF in vivo (Syfte 2), kommer en öppen växlingsstudie att genomföras på virologiskt undertryckta, HIV-1-positiva deltagare. Bytesregimen kommer att vara Stribild® (elvitegravir 150 mg/kobicistat 150 mg/emtricitabin 200 mg/tenofovirdisoproxilfumarat 300 mg; E/C/F/TDF) till Genvoya® (elvitegravir 150 mg/kobicistat 150 mg/emtricitabin 150 mg/emtricita tenofoviralafenamid 10 mg; E/C/F/TAF). För inklusions- och exkluderingskriterier se respektive avsnitt.

Primär endpoint: Sammantaget kommer ovanstående in vitro- och in vivo-mätningar av mitokondriell funktion före och efter TAF och TDF att testa hypoteserna att nyare NRTI har minimal total mitokondriell toxicitet hos människor. Från alla mått på mitokondriell funktion kommer cellulär syreförbrukning (COC; som bestäms av Seahorse-teknologi) att betraktas som "guldstandarden" eftersom det är ett mått på den viktigaste mitokondriella funktionen (oxidativ fosforylering) som relaterar till kliniskt utfall. Med tanke på osäkerheten om vilket mått på mitokondriell funktion som bäst kan förutsäga NRTI-inducerad mitokondriell toxicitet, kommer jämförelse av relativ induktion av mitokondriell dysfunktion i PBMC kontra HepG2-celler som svar på en specifik koncentration av en känd NRTI-inducerare av mitokondriell dysfunktion (ddC) att användas för att vägleda analys. Baslinjemätningen kommer att användas för att kontrollera konfounders av NRTI-relaterad mitokondriell dysfunktion (varje person kommer att fungera som sin egen kontroll) och resultaten kommer att uttryckas som en relativ-faldig förändring jämfört med baslinjen. Dessutom, med hjälp av liknande tillvägagångssätt, kommer mål 2 att undersöka om byte från TDF till en TAF-baserad regim kommer att inducera några förändringar i mått på mitokondriell funktion. Detta tillvägagångssätt säkerställer att alla förändringar i mitokondriernas funktion vid 6 och/eller 12 månader endast kommer att vara sekundära till NRTI-switchen.

Sekundära slutpunkter: Det är accepterat att två oberoende mätningar av mitokondriell funktion kan mer tillförlitligt förutsäga mitokondriell dysfunktion jämfört med var och en av mätningarna separat. Utredarna kommer att definiera NRTI-inducerad mitokondriell toxicitet som signifikant förändring i någon av andra större mått på mitokondriell toxicitet [minskning av membranpotential (Δψm), ökning av mitokondriella reaktiva syrearter (mito-ROS), minskning av mängden mitokondriellt DNA ( mtDNA), onormal mitokondriell dynamik (öka fragmentering av mitokondrier)). Slutligen kommer andra utforskande sekundära endpoints (baserat på tillgängliga överblivna resurser) att mäta intracellulära nivåer av TAF-metaboliter. Flödescytometri och levande cellavbildning kommer att bestämmas vid behov.

Utredarna kommer att definiera NRTI-inducerad mitokondriell toxicitet som betydande förändring i någon av måtten på mitokondriell toxicitet (COC, Δψm, mito-ROS, mtDNA, mitokondriell dynamik). Baslinjemätningen kommer att användas för att kontrollera konfounders av NRTI-relaterad mitokondriell dysfunktion (varje person kommer att fungera som sin egen kontroll) och resultaten kommer att uttryckas som en relativ-faldig förändring jämfört med baslinjen. Dessutom, med hjälp av liknande tillvägagångssätt, kommer mål 2 att undersöka om byte från TDF till en TAF-baserad regim kommer att inducera några förändringar i mått på mitokondriell funktion. Detta tillvägagångssätt säkerställer att alla förändringar i mitokondriernas funktion vid 6 och/eller 12 månader endast kommer att vara sekundära till NRTI-switchen.

Eftersom varje donator kommer att bidra med prover till alla experimentella grupper (baslinje, uppföljningsmätning), kommer parat t-test, linjär blandad effektmodell och icke-parametriskt test (efter behov) att användas för att jämföra uttrycksmått mellan grupper som justerar för donatoreffekter (ålder, sex, ras.

Resultaten från denna forskning kommer att ge användbar information om NRTI-relaterad övergripande mitokondriell dysfunktion som ytterligare kan valideras i stora studier med data om kliniska resultat.