替诺福韦艾拉酚胺 (TAF) 与富马酸替诺福韦地索普西 (TDF) 的相对线粒体毒性 (UCLACAREMITO)

心血管疾病 (CVD)、骨骼和肾脏疾病等合并症的增加是 HIV 感染的新问题，但其机制尚不清楚。 了解抗逆转录病毒药物如何最大限度地降低已治疗的 HIV 感染的发病率是一项研究重点。 核苷/核苷酸逆转录酶抑制剂 (NRTI) 包含在所有 HIV 治疗方案中。 与其他 NRTI 相比，替诺福韦 (TFV) 富马酸二吡呋酯 (TDF) 与肾毒性和骨病风险增加有关。 替诺福韦艾拉酚胺 (TAF) 是 TFV 的口服前药，但与 TDF 相比在血浆中更稳定，并且 TFV 血浆水平显着降低被认为导致 TAF 的安全性良好。 线粒体功能障碍在 HIV 发病机制中起着关键作用，并且可能是驱动多种合并症发病机制的共同点。 尽管与较旧的 NRTI 相比，较新的（例如 TDF）具有更好的安全性，但仍然存在对当前 NRTI 的长期毒性潜力的担忧，特别是因为 NRTI 的确切细胞效应仍不清楚。 尚不清楚外周血单核细胞 (PBMC) 中使用 TAF 的细胞内药物水平增加四倍是否会增加线粒体的毒性。 更好地了解这些影响可以深入了解 HIV 发病机制和 NRTIs 的选择，从而提高慢性 HIV 感染的发病率。

假设：尽管细胞内水平较高，但与体内的 TDF 相比，TAF 的线粒体毒性最小/没有。 研究人员预计，初步数据和拟议的实验方法将为未来的大规模研究奠定基础，以直接比较大型 HIV 队列中新型 NRTI 的微妙潜在线粒体毒性。

主要目标：本研究申请将探索较新的 NRTIs（TAF、TDF）的相对线粒体毒性，作为差异化 NTRI 相关毒性的可能机制。 考虑到线粒体功能障碍在 HIV 相关合并症发病机制中的已知可能作用，这些数据将允许选择可能改善慢性 HIV 感染发病率的 NRTI。 为实现这一目标，研究人员将使用一种强有力的实验方法，使用新方法、人类细胞系和 PBMC 来研究 NRTI 相关的线粒体功能障碍。 该项目的具体目标是： 目标 1：评估 TAF 和 TDF 与较旧的 NRTI (ddC) 相比对人细胞系 HepG2 和 PBMC 中线粒体功能的 5 种独立测量的相对体外效应。 假设：尽管细胞内水平较高，但与 TDF 相比，TAF 在 HepG2 细胞系和 PBMC 中的总体线粒体毒性最小/没有。 ddC 将用作 NRTI 诱导的线粒体功能障碍的阳性对照。 目标 2：在体内探索在慢性治疗的 HIV 感染中使用 TAF 与 TDF 是否会增加线粒体功能障碍。 该提案的总体目标是确定 TAF 对线粒体的体外和体内影响。

治疗方案：健康的 HIV 未感染者 > 18 岁，没有已知的合并症，包括代谢疾病，将被招募用于 PBMC 分离，用于目标 1 中描述的体外研究（n = 30）。 对于目标 1，细胞将暴露于 10 μM（以及将在与 Gilead 讨论后确定的其他剂量）NRTIs（TDF、TAF、ddC）长达 14 天的治疗。 为了评估 TDF 与 TAF 在体内的相对线粒体毒性（目标 2），将在病毒学抑制的 HIV-1 阳性参与者中进行开​​放标签转换研究。 转换方案将从 Stribild®（elvitegravir 150 mg/cobicistat 150 mg/emtricitabine 200 mg/tenofovir disoproxil fumarate 300 mg；E/C/F/TDF）到 Genvoya®（elvitegravir 150 mg/cobicistat 150 mg/emtricitabine 200 mg/替诺福韦艾拉酚胺 10 毫克；E/C/F/TAF）。 对于包含和排除标准，请参见相应部分。

主要终点：总的来说，上述 TAF 和 TDF 前后线粒体功能的体外和体内测量将检验新的 NRTIs 对人体的整体线粒体毒性最小的假设。 从所有线粒体功能指标来看，细胞耗氧量（COC；由 Seahorse 技术确定）将被视为“黄金标准”，因为它是与临床结果相关的最重要线粒体功能（氧化磷酸化）的指标。 鉴于不确定哪种线粒体功能测量可以最好地预测 NRTI 诱导的线粒体毒性，比较 PBMC 与 HepG2 细胞中线粒体功能障碍的相对倍数诱导，以响应特定浓度的已知 NRTI 线粒体功能障碍诱导剂 (ddC) 将用于指导分析。 基线测量将用于控制 NRTI 相关线粒体功能障碍的混杂因素（每个人将作为他/她自己的对照），结果将表示为与基线相比的相对倍数变化。 此外，使用类似的方法，目标 2 将探讨从 TDF 转换为基于 TAF 的方案是否会引起线粒体功能测量的任何变化。 这种方法确保 6 和/或 12 个月时线粒体功能的任何变化仅次于 NRTI 开关。

次要终点：公认的是，与单独测量中的每一种相比，线粒体功能的两种独立测量可以更可靠地预测线粒体功能障碍。 研究人员将 NRTI 诱导的线粒体毒性定义为线粒体毒性的任何其他主要测量值的显着变化 [膜电位降低 (Δψm)、线粒体活性氧 (mito-ROS) 增加、线粒体 DNA 量减少 ( mtDNA），异常的线粒体动力学（增加线粒体碎片））。 最后，其他探索性次要终点（基于可用的剩余资源）将测量 TAF 代谢物的细胞内水平。 流式细胞术和活细胞成像将根据需要确定。

研究人员将 NRTI 诱导的线粒体毒性定义为任何线粒体毒性测量（COC、Δψm、mito-ROS、mtDNA、线粒体动力学）的显着变化。 基线测量将用于控制 NRTI 相关线粒体功能障碍的混杂因素（每个人将作为他/她自己的对照），结果将表示为与基线相比的相对倍数变化。 此外，使用类似的方法，目标 2 将探讨从 TDF 转换为基于 TAF 的方案是否会引起线粒体功能测量的任何变化。 这种方法确保 6 和/或 12 个月时线粒体功能的任何变化仅次于 NRTI 开关。

由于每个捐助者都会向所有实验组（基线、后续测量）贡献样本，因此将使用配对 t 检验、线性混合效应模型和非参数检验（根据需要）来比较调整捐助者效应（年龄、性别，种族。

这项研究的结果将产生有关 NRTI 相关的整体线粒体功能障碍的有用信息，这些信息可以在具有临床结果数据的大型研究中进一步验证。