Dit protocol beschrijft een nieuwe methode om orale gecombineerde antiretrovirale geneesmiddelen te leveren die met succes hiv-1-RNA-replicatie bij gehumaniseerde muizen onderdrukken.
Een abonnement op JoVE is vereist om deze inhoud te bekijken. Log in of start vandaag met uw gratis proefperiode.
Methodenartikel
Dit protocol beschrijft een nieuwe methode om orale gecombineerde antiretrovirale geneesmiddelen te leveren die met succes hiv-1-RNA-replicatie bij gehumaniseerde muizen onderdrukken.
De pandemie van het humaan immunodeficiëntievirus (HIV-1) blijft zich wereldwijd onverminderd verspreiden en momenteel is er geen vaccin beschikbaar tegen HIV. Hoewel gecombineerde antiretrovirale therapie (cART) succesvol is geweest in het onderdrukken van virale replicatie, kan het het reservoir van HIV-geïnfecteerde personen niet volledig uitroeien. Een veilige en effectieve genezingsstrategie voor HIV-infectie vereist multipronged methoden, en daarom zijn de vooruitgang van diermodellen voor HIV-1-infectie cruciaal voor de ontwikkeling van hiv-genezingsonderzoek. Gehumaniseerde muizen recapituleren de belangrijkste kenmerken van hiv-1-infectie. Het gehumaniseerde muismodel kan worden geïnfecteerd door HIV-1 en virale replicatie kan worden gecontroleerd met cART-regimes. Bovendien resulteert cART-onderbreking in een snelle virale rebound bij gehumaniseerde muizen. Toediening van cART aan het dier kan echter ineffectief, moeilijk of toxisch zijn en veel klinisch relevante cART-regimes kunnen niet optimaal worden gebruikt. Naast het feit dat het potentieel onveilig is voor onderzoekers, veroorzaakt toediening van cART door een veelgebruikte intensieve dagelijkse injectieprocedure stress door fysieke beperking van het dier. De nieuwe orale cART-methode voor de behandeling van HIV-1 geïnfecteerde gehumaniseerde muizen die in dit artikel worden beschreven, resulteerde in onderdrukking van viremie onder het detectieniveau, verhoogde snelheid van CD4 + -herstel en verbeterde algehele gezondheid bij HIV-1 geïnfecteerde gehumaniseerde muizen.
De levensverwachting van personen die met chronisch humaan immunodeficiëntievirus (HIV) zijn geïnfecteerd, is aanzienlijk verbeterd met combinatie antiretrovirale behandeling (cART)1,2. cART vermindert met succes de HIV-1-replicatie en verhoogt het aantal CD4 + T-cellen tot normaliteit bij de meerderheid van hiv-1 chronisch geïnfecteerde deelnemers3, wat resulteert in een verbeterde algehele gezondheid en dramatisch verminderde ziekteprogressie4. Het latente HIV-1-reservoir wordt echter zelfs vastgesteld wanneer ART wordt geïnitieerd tijdens acute infectie 5,6,7. Reservoirs blijven jarenlang bestaan tijdens ART en snelle virale rebound na ART-onderbreking is goed gedocumenteerd 8,9. Mensen met hiv op ART zijn ook vatbaar voor een hoger risico op comorbiditeiten zoals hart- en vaatziekten, kanker en neurostoornissen 10,11,12. Daarom is een functionele remedie voor HIV nodig. Diermodellen voor HIV-1-infectie bieden duidelijke voordelen bij het ontwikkelen en valideren van nieuwe HIV-genezingsstrategieën 13,14,15. Gehumaniseerde muizen, als een klein diermodel, kunnen multilineage menselijke immuuncelreconstitutie in verschillende weefsels bieden, wat de nauwkeurige studie van HIV-infectie mogelijk maakt 16,17,18,19. Onder gehumaniseerde modellen recapituleert het gehumaniseerde beenmerg-lever-thymus (BLT) -model met succes chronische HIV-1-infectie en functionele menselijke immuunresponsen op HIV-1-infectie 20,21,22,23,24. Daarom is het gehumaniseerde BLT-muismodel op grote schaal gebruikt om verschillende aspecten op het gebied van HIV-onderzoek te onderzoeken. Gehumaniseerde BLT-muizen zijn niet alleen gevestigde modellen voor de recapitulatie van persistente HIV-1-infectie en pathogenese, maar ook consequente hulpmiddelen voor de evaluatie van op celtherapie gebaseerde interventiestrategieën. De huidige auteurs en anderen hebben aangetoond dat het gehumaniseerde BLT-muizenmodel persistente HIV-1-infectie en pathogenese 25,26,27 samenvat en hulpmiddelen biedt om op celtherapie gebaseerde interventiestrategieën te evalueren 28,29,30,31,32,33.
cART-regimes bestaande uit combinaties van antiretrovirale geneesmiddelen die dagelijks worden ingenomen, onderdrukken hiv-1-replicatie tot het punt dat de virale lading bij succesvol behandelde personen op lange termijn niet detecteerbaar blijft34. De resultaten van de behandeling van hiv-geïnfecteerde gehumaniseerde muizen met klinisch relevante cART-regimes lijken op die waargenomen bij hiv-1 geïnfecteerde art-behandelde personen22: HIV-1-niveaus worden onderdrukt onder de detectiegrenzen en onderbreking van cART resulteert in een rebound van HIV-replicatie uit het latente reservoir35. Subcutane (SC)27,36,37 of intraperitoneale (IP)37,38,39 injectie is de route die vaak wordt gebruikt voor cART-behandeling bij gehumaniseerde muizen. Intensieve dagelijkse injectie veroorzaakt echter stress bij dieren door fysieke terughoudendheid40. Het is ook arbeidsintensief en potentieel onveilig voor onderzoekers vanwege verhoogde blootstelling aan HIV tijdens het gebruik van scherpe voorwerpen. Orale toediening is ideaal om de absorptie, distributie en uitscheiding na te bootsen van cART-geneesmiddelen die worden ingenomen door HIV-1-geïnfecteerde personen. Orale toediening omvat meestal aangepaste en vaak moeizame procedures om de antiretrovirale geneesmiddelen in gesteriliseerd (noodzakelijk vanwege de immunodeficiëntie van de muizen) voedsel 24,37,41 of water 42,43,44,45,46 , die al dan niet chemisch compatibel zijn met veel antiretrovirale geneesmiddelen, of resulteren in iets dat de muizen niet gemakkelijk zouden eten of drinken (wat de dosis- en medicijnniveaus in het lichaam zou beïnvloeden). De nieuwe perorale cART-toedieningsmethode die hier wordt voorgesteld, overtreft eerdere toedieningspogingen vanwege de compatibiliteit met verschillende soorten antiretrovirale geneesmiddelen, de veiligheid en het gemak van voorbereiding en toediening, en de vermindering van stress en angst bij dieren als gevolg van de dagelijkse injectie.
Tenofovirdisoproxilfumaraat (TDF), Elvitegravir (ELV) en Raltegravir (RAL) zijn slecht in water oplosbare geneesmiddelen. Interessant is dat een verhoogde biologische beschikbaarheid van TDF wordt waargenomen met vet voedsel, wat suggereert dat competitieve remming van lipasen door vet voedsel een zekere bescherming voor TDF47 kan bieden. Daarom werden DietGel Boost-bekers geselecteerd om reguliere knaagdier chow te vervangen als de leveringsmethode op basis van hun bescheiden vetgehalte (20,3 g per 100 g) in vergelijking met gewone knaagdier chow (10 g per 100 g) en een typisch muis vetrijk dieet (40-60 g per 100 g)48. Het totale gewicht van één kopje is 75 g; dus elke beker bevat de hoeveelheid voedsel en dus het medicijn, voldoende voor vijf muizen gedurende 3 dagen.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Geanonimiseerd menselijk foetaal weefsel werd commercieel verkregen. Dieronderzoek werd uitgevoerd volgens protocollen die zijn goedgekeurd door de Universiteit van Californië, Los Angeles en (UCLA) Animal Research Committee (ARC) in overeenstemming met alle federale, staats- en lokale richtlijnen. In het bijzonder werden alle experimenten uitgevoerd in overeenstemming met de aanbevelingen en richtlijnen voor huisvesting en verzorging van proefdieren van de National Institutes of Health (NIH) en de Association for the Assessment and Accreditation of Laboratory Animal Care (AALAC) International onder UCLA ARC Protocol Number 2010-038-02B. Alle operaties werden uitgevoerd onder ketamine (100 mg /kg) / xylazine (5 mg / kg) en isofluraanane anesthesie (2-3 vol%) en alle inspanningen werden geleverd om pijn en ongemak bij dieren te minimaliseren.
1. Gehumaniseerde muizen geïnfecteerd met HIV-1
OPMERKING: Gehumaniseerde muizen werden geconstrueerd zoals eerder beschreven in 30,31,49. Het protocol wordt hieronder kort beschreven.
2. Bereiding van ART-medicijnen
3. Toediening van ART-geneesmiddelen aan hiv-1-geïnfecteerde muizen
4. Monitor viral load door real-time PCR
5. Beoordeel CD4/CD8-verhoudingen door middel van flowcytometrie
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Ervan uitgaande dat een gemiddelde muis met een gewicht van 25 g 4 g voedsel per dag consumeert, komt de dagelijkse geneesmiddeldosis via orale inname overeen met 2,88 mg / kg TFV, 83 mg / kg FTC en 768 mg / kg RAL. Om te testen of het geoptimaliseerde voedselregime giftig is en de algehele gezondheid beïnvloedt in vergelijking met dagelijkse injectie van cART, werd het gewicht van muizen wekelijks vóór en tijdens cART gecontroleerd via orale of subcutane injectie. Er waren geen significante gewichtsverschillen vóór toed...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Een orale cART-toedieningsmethode wordt hier ontwikkeld voor HIV-1 geïnfecteerde gehumaniseerde muizen door drie antiretrovirale geneesmiddelen te combineren in voedsel met een hoog voedingsgehalte. In vergelijking met toediening door dagelijkse injecties is orale toediening gemakkelijker te gebruiken, beperkt de toedieningsfrequentie, vermindert de behandeling van dieren, minimaliseert stress en verbetert de veiligheid55. Tot nu toe hebben slechts een paar studies bij gehumaniseerde muizen
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
SK is een van de oprichters van CDR3 Inc. De overige auteurs verklaren dat het onderzoek is uitgevoerd bij afwezigheid van commerciële of financiële relaties die kunnen worden opgevat als een potentieel belangenconflict.
We willen Drs. Romas Geleziunas en Jeff Murry en de mensen van Gilead bedanken voor het verstrekken van de antiretrovirale geneesmiddelen die in deze studie worden gebruikt. Dit werk werd gefinancierd door NCI 1R01CA239261-01 (to Kitchen), NIH Grants P30AI28697 (de UCLA CFAR Virology Core, Gene and Cell Therapy Core en Humanized Mouse Core), U19AI149504 (PI's: Kitchen &Chen), CIRM DISC2-10748, NIDA R01DA-52841 (naar Zhen), NIAID R2120200174 (PI's: Xie & Zhen), IRACDA K12 GM106996 (Carrillo). Dit werk werd ook ondersteund door het UCLA AIDS Institute, de James B. Pendleton Charitable Trust en de McCarthy Family Foundation.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| 60 mm petrischaal | Thermo Scientific Nunc | 150288 | Voor het verdelen van ART-voer |
| APC anti-human CD8 Antilichaam | Biolegend | 344722 | Voor flowcytometrie |
| BD LSRFortessa | BD biosciences | Voor het verzamelen van flow-data | |
| CD34 microbeads | Miltenyi Biotec | 130-046-702 | Voor NSG-BLT muizen generatie |
| Centrifugebuizen | Falcon | 14-432-22 | Voor het oplossen van ART |
| DietGel Boost | ClearH2O | 72-04-5022 | Voor het maken van ART-voer |
| Elvitegravir | Gilead | Geschonken van Gilead | |
| Emtricitabine | Gilead | Geschonken van Gilead | |
| FITC anti-human CD3 Antilichaam | Biolegend | 317306 | Voor flowcytometrie |
| Flowjo software | FlowJo | Voor flowcytometrie-data-analyse | |
| HIV-1 voorwaarts primer: 5′-CAATGGCAGCAATTTCACCA-3′; | IDT | Aangepast | Voor virale lading RT-PCR |
| HIV-1 sonde: 5′-[6-FAM]CCCACCAACAGGCGGCCT TAACTG [Tamra-Q]-3′; | IDT | Aangepast | Voor virale lading RT-PCR |
| HIV-1 omgekeerde primer: 5′-GAATGCCAAATTCCTGCTTGA-3′; | IDT | Aangepast | Voor virale lading RT-PCR |
| Menselijke foetale weefsel | Advanced Bioscience Resources, Inc | ||
| Muizen, stam NOD.Cg-Prkdcscid Il2rgtm1Wjl/SzJ | The Jackson Laboratory | 5557 | Voor het construeren van de gehumaniseerde muizen |
| Pacific Blue anti-human CD45 | Biolegend | 304022 | Voor flowcytometrie |
| PerCP anti-human CD4 Antilichaam | Biolegend | 300528 | Voor flowcytometrie |
| QIAamp Viral RNA Kits | Qiagen | 52904 | Voor het meten van virale lading |
| Raltegravir | Merck | Geschonken van Merck | |
| Steriele celschrapers | Thermo Scientific | 179693 | Voor het verdelen van ART-voer |
| TaqMan RNA-To-Ct 1-Step Kit | Applied Biosystems | 4392653 | Voor plasma virale lading detectie |
| Tenofovir disoproxil fumaraat | Gilead | Geschonken van Gilead | |
| Trimethoprim-Sulfamethoxazole | Pharmaceutical Associates | NDC 0121-0854-16 | Voor het houden van ART-voer steriel. Elke 5mL theelepel bevat 200 mg Sulfamethoxazole, USP 40 mg Trimethoprim, USP NMT 0.5% Alcohol |
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.