Utvärdering av säkerheten och tolerabiliteten av en kombination av två HIV-inducerare hos patienter med odetekterbar viral belastning (SYNACTHIV)

Antiretroviral kombinationsterapi (cART) är potent men inte botande. cART kräver livslång följsamhet. Även om flera reservoarer kan existera, anses HIV-1-reservoarerna innehållande stabilt integrerade, transkriptionellt tysta men replikationskompetenta provirus dominera bland infekterade CD4+ T-celler. De är därför en permanent källa för virusreaktivering och kan vara ansvariga för återhämtningen av plasmaviremi som observeras efter cART-avbrott. Uthållighet av verkligt latent (dvs. icke-defekta) HIV-1-provirus representerar ett stort hinder för utrotning, vilket antyds av misslyckandet med cART-intensiveringsstrategier när det gäller att rensa de virala reservoarerna. Faktum är att nivåerna av HIV-1-reservoarer framstår som en av de kritiska faktorerna som påverkar varaktigheten av en remission efter cART-upphörande 4. Följaktligen minskar storleken på HIV-1 latenta reservoarer till en nivå som är tillräcklig för att möjliggöra en effektiv kontroll av infektion av värdens immunsystem kan tillåta avbrott i behandlingen ("behandlingsfria fönster"). Reaktivering av HIV-genuttryck i latent infekterade celler tillsammans med en effektiv eller intensifierad cART kan fungera som en adjuvant terapi som syftar till att eliminera/minska poolen av latenta virala reservoarer.

Kromatinorganisationen och den epigenetiska kontrollen av HIV-1-promotorn är nyckelelement involverade i transkriptionell tystnad. Den repressiva nukleosomen nuc-1, belägen omedelbart nedströms om transkriptionsstartstället, bibehålls hypoacetylerad av histondeacetylaser (HDAC) under latenta förhållanden. Användningen av HDAC-hämmare (HDACis) som latensreverserande medel (LRA) har karaktäriserats väl i flera latensmodeller och in ex vivo cART-behandlade HIV-1+ patientcellkulturer. Flera kliniska studier och prövningar med HDACis rapporterades [VPA (av Margolis, Siliciano, Lambotte och Routy), SAHA (av Margolis och av Lewin), Panobinostat (av Rasmussen) och romidepsin (av Mellors (ClinicalTrials.gov) NCT01933594) och Sogaard)]. De tidigare studierna som testade VPA visade ingen fördel med denna HDACi för att minska antalet latent infekterade vilande CD4+ T-celler. Två kliniska prövningar har visat att administrering till cART-behandlade patienter av en enstaka eller flera kliniskt tolererbara dos(er) av SAHA var temporärt associerad med ett ökat uttryck av cellassocierade osplitsade (CA-US) HIV-1 RNA-nivåer inom vilande CD4+ T-celler in vivo. Båda försöken kunde dock varken visa en ökning av kvarvarande viremi eller en minskning av storleken på HIV-1-reservoarer. En annan nyligen genomförd klinisk pilotstudie med HDACi Panobinostat har visat en signifikant ökning av CA-US RNA-nivåer men också en ökning av plasma HIV genomisk RNA-nivå analyserad med en transkriptionsmedierad amplifieringsanalys (TMA) samt en övergående minskning av total HIV DNA-nivå. Efter avbrott i cART har den senare studien hos vissa patienter visat en återhämtning av viral belastning som var försenad jämfört med återhämtningen som observerades hos de flesta patienter 2-3 veckor efter avslutad cART. Resultat från en annan nyligen genomförd klinisk pilotprövning inklusive intravenös romidepsininjektion, administrerad en gång i veckan under 3 veckor med bibehållande av cART, har visat att 5 av 6 testade aviremipatienter uppvisade viral belastningsnivåer som kan kvantifieras med kommersiella standardanalyser. Sammantaget är dessa studier uppmuntrande men ifrågasätter effektiviteten av HDACi som används ensamt för att minska storleken på HIV-1-reservoarerna eller för att observera en fördröjning i den virala återhämtningen. Utredarna föreslår några hypoteser för att förklara dessa delresultat och några optimeringar för att förbättra terapeutiska reaktiveringsstrategier:

1. Nivån av reaktivering som erhölls i dessa kliniska prövningar var för svag. Att inrikta sig på olika latensmekanismer samtidigt bör vara effektivare när viral utrotning är målet eftersom kombinationen av olika klasser av föreningar kan ge synergi (dvs. resultera i en högre reaktiveringsnivå än summan av de reaktiveringar som produceras av varje förening individuellt) för att reaktivera HIV-uttryck i latent infekterade celler.
2. Ett exakt tidsschema för LRA-administration kan behövas, vilket tyder på att en sekventiell behandling kan förbättra effekten av administrering av två LRA som riktar sig mot olika latensmekanismer.
3. HIV-1-latens är ett heterogent fenomen. I själva verket har utredarna tidigare observerat i våra reaktiveringsstudier utförda ex vivo en stor mångfald bland patientcellkulturerna när det gäller mönster av svar på de olika testade LRA. Dessa fynd tyder på att HIV-1 transkriptionell repression är ett resultat av heterogena kombinationer av molekylära mekanismer som varierar från en patient till en annan. Den heterogenitet som utredarna har observerat mellan patienter understryker behovet av att utvärdera effektiviteten av en LRA första ex vivo i cellkulturer från en given patient innan administreringen av denna LRA till denna givna patient in vivo i samband med en klinisk prövning. Tyvärr, i den stora majoriteten av de tidigare kliniska prövningarna som syftade till att återaktivera HIV-1 från latens, har ett förval baserat på ex vivo-reaktiveringsanalyser inte utförts.
4. Genuttrycksinduktion av latenta HIV-provirus är stokastisk. Faktum är att Silicianos grupp har visat att efter en omgång av maximal T-cellsaktivering in vitro förblir vissa provirus tysta men är potentiellt inducerbara efter ytterligare omgångar av aktivering. För att maximera aktiviteten hos en given LRA bör den således administreras upprepade gånger vid flera tidpunkter.

Följaktligen skulle en optimering av "chock"-delen, den första delen av "chock and kill"-strategin, innebära en individualiserad och kombinerad behandling av LRA, administrerad med ett exakt tidsschema och upprepade gånger vid flera tidpunkter. För att sätta upp en sådan typ av klinisk prövning har utredarna undersökt in vitro och ex vivo flera typer av LRA-kombinationer. En av dem gav flera fördelar och godkändes i humanterapi.

Faktum är att epigenetiskt sett är det känt att DNA-metylering och histondeacetylering samverkar för att etablera och upprätthålla en heterokromatinmiljö. MethylBinding Domain (MBD)-proteiner bundna till metylerat DNA i cis-regulatorregioner kan faktiskt fungera som broar mellan DNA och kromatinmodifierande faktorer (såsom HDAC). I fallet med HIV har HIV-1-promotorn tidigare visats vara hypermetylerad ex vivo och resistent mot reaktivering i de latenta reservoarerna från aviremiska HIV-1-infekterade individer, i motsats till den hypometylerade 5'LTR av integrerade provirus som finns i viremiska patienter. Intressant nog, Trejbalova et al. har helt nyligen rapporterat att DNA-metylering av HIV-1-promotorn ökar progressivt under cART-behandling. Dessa författare har faktiskt upptäckt låga nivåer av 5' LTR DNA-metylering i vilande CD4+ T-celler hos patienter som behandlats med cART i upp till 3 år. Efter långvarig cART har de emellertid observerat en ansamling av 5' LTR DNA-metylering i den latenta reservoaren. DNA-metyleringsstatusen för HIV-1-promotorn skulle kunna bidra till att "låsa" provirusets tysta tillstånd i samarbete med histonrepressiva posttranslationella modifieringar såsom histondeacetylering, och därigenom försvåra återgången av proviruset till ett aktivt tillstånd. I denna uppfattning kan demetyleringsmedel representera lovande läkemedelskandidater i kombination med HDACis för att minska poolen av latenta HIV-reservoarer hos patienter under cART under minst 3 år.

Dessutom är det känt att de två epigenetiska modifieringarna, DNA-metylering och histondeacetylering, är dynamiskt sammanlänkade och resulterar i att gener tystas i cancer. Faktum är att flera prekliniska studier stöder uppfattningen att farmakologisk inriktning av både DNMT och HDAC kan resultera i synergistisk anticanceraktivitet. Dessutom pågår två kliniska prövningar med DNA-metyleringshämmaren Decitabine och HDACi romidepsin inom cancerterapi (NCT00037817, NCT00114257). DNA-metyleringshämmaren Decitabine som godkänts i humanterapi och HDAC har flera fördelar för HIV-1-reningsstrategier. Decitabin har fördelen att passera blod-hjärnbarriären, att ha en utmärkt distribution i kroppsvätskor, att inte inducera global T-cellsaktivering. HDACer inducerar inte global T-cellsproliferation eller aktivering, verkar i ett brett spektrum av celltyper och undertrycker kraftigt CXCR4-kemokinreceptoruttryck och funktion. HDAC har också identifierats som nya P-TEFb-frisättande medel. Detta är utan tvekan en annan avgörande mekanism genom vilken HDAC reaktiverar HIV-uttryck. Faktum är att bytet från proximal paus av promotor till produktiv förlängning förmedlas av den virala transaktivatorn Tat och P-TEFb, en essentiell cellulär förlängningstranskriptionsfaktor. I celler finns P-TEFb i aktiva och inaktiva former. Dess frisättning från det inaktiva 7SK lilla nukleära ribonukleoproteinkomplexet är ett kritiskt steg för P-TEFb att aktivera transkriptionsförlängning. Det är sålunda viktigt att användningen av de två läkemedlen kan påverka andra mekanismer (andra än histonacetylering och DNA-metylering) involverade i HIV-latens.

1.2 Forskningshypotes Vårt laboratorium har nyligen utvärderat den terapeutiska potentialen hos demetylerande medel i kombination med HDACis för att återaktivera HIV från latens in vitro och ex vivo. HIV-1-reaktiveringspotentialen för LRA:er bedömdes först in vitro i två latent infekterade T-cellinjer (genom kvantifiering av HIV-1-transkription, uttryck och produktion) och nästa ex vivo i CD8+-utarmade PBMC:er och vilande CD4+ T-cellskulturer från 58 cART-behandlade aviremiska HIV-1+-patienter (genom kvantifiering av HIV-1-produktion). Utredarna har visat att DNA-metyleringshämmaren 5-aza-2'deoxycytidin (Decitabin), men inte 5-azacytidin, inducerade HIV-expression in vitro. Utredarna visade sedan in vitro att en sekventiell behandling av Decitabine + HDAC används vid kliniskt tolererbara doser synergistiskt inducerad HIV-uttryck, vilket för första gången lyfter fram vikten av ett behandlingsschema för LRAs kombinerade behandlingar. Viktigt är att utredarna har visat den fysiologiska relevansen av denna synergi och sekventiell aspekt ex vivo. Intressant nog inducerade den sekventiella decitabin + romidepsin-kombinationsbehandlingen som testades HIV-1-återhämtning på ett högre sätt än läkemedlen enbart i CD8+-utarmade PBMCs-kulturer. Sammanfattningsvis rapporterade utredarna för första gången att, förutom den kombinatoriska aspekten, den sekventiella aspekten av LRA-administration kan vara avgörande för reningsstrategier som syftar till att minska reservoarstorleken.

Forskarna antar att sådana sekventiella kombinatoriska reaktiveringsmetoder kan leda till en minskning av HIV-1-reservoarstorleken till en nivå som är tillräcklig för att möjliggöra kontroll av HIV-infektionen av värdens immunsystem och förhoppningsvis terapeutiska avbrott. Det första steget för att belysa fördelarna med denna typ av intervention är dock att utvärdera genomförbarheten, säkerheten och tolererbarheten av sådana sekventiella kombinatoriska reaktiveringsmetoder.

Följaktligen, baserat på våra ex vivo-resultat och på våra föreslagna optimeringar av "chock"-delen, första delen av "chock and kill"-strategin, (inkluderande en individualiserad och kombinerad behandling av LRA, administrerad med ett exakt tidsschema och upprepade gånger kl. flera tidpunkter), föreslår utredarna att inrätta en fas I-studie på HIV-1 subtyp B-positiva patienter under cART i minst 48 månader och som, enligt bästa kunskap om de kliniska PI:erna, inte visar någon detekterbar viral blip för kl. minst 12 månader för att utvärdera genomförbarheten, säkerheten och tolererbarheten av en sekventiell behandling av Decitabine i kombination med romidepsin tillfört vid flera tidpunkter [en gång (kohort 1), två gånger (kohort 2) eller fyra gånger (kohort 3)] . Som ett sekundärt mål kommer utredarna också att utvärdera effekten på virala reservoarer och HIV-genuttryck av den kombinerade behandlingen (decitabin + romidepsin).