Ten protokół opisuje nowatorską metodę dostarczania doustnych leków antyretrowirusowych, które skutecznie hamują replikację RNA HIV-1 u humanizowanych myszy.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
Ten protokół opisuje nowatorską metodę dostarczania doustnych leków antyretrowirusowych, które skutecznie hamują replikację RNA HIV-1 u humanizowanych myszy.
Pandemia ludzkiego wirusa niedoboru odporności (HIV-1) nadal rozprzestrzenia się na całym świecie, a obecnie nie ma dostępnej szczepionki przeciwko HIV. Chociaż skojarzona terapia przeciwretrowirusowa (cART) odniosła sukces w hamowaniu replikacji wirusa, nie jest w stanie całkowicie wyeliminować rezerwuaru u osób zakażonych wirusem HIV. Bezpieczna i skuteczna strategia leczenia zakażenia wirusem HIV będzie wymagała wielotorowych metod, dlatego postępy w modelach zwierzęcych do wykrywania zakażenia HIV-1 mają kluczowe znaczenie dla rozwoju badań nad leczeniem HIV. Humanizowane myszy podsumowują kluczowe cechy zakażenia HIV-1. Humanizowany model myszy może być zainfekowany wirusem HIV-1, a replikacja wirusa może być kontrolowana za pomocą schematów cART. Co więcej, przerwanie cART powoduje szybkie odbicie wirusa u humanizowanych myszy. Jednak podawanie cART zwierzęciu może być nieskuteczne, trudne lub toksyczne, a wiele klinicznie istotnych schematów cART nie jest w stanie być optymalnie wykorzystanych. Oprócz tego, że jest potencjalnie niebezpieczne dla badaczy, podawanie cART poprzez powszechnie stosowaną intensywną codzienną procedurę wstrzykiwania wywołuje stres poprzez fizyczne przymus zwierzęcia. Nowatorska doustna metoda cART w leczeniu humanizowanych myszy zakażonych wirusem HIV-1 opisana w tym artykule spowodowała supresję wiremii poniżej poziomu wykrywalności, zwiększenie szybkości przywracania CD4 + i poprawę ogólnego stanu zdrowia u humanizowanych myszy zakażonych wirusem HIV-1.
Oczekiwana długość życia osób zakażonych wirusem HIV znacznie się poprawiła dzięki skojarzonemu leczeniu antyretrowirusowemu (cART)1,2. cART skutecznie zmniejsza replikację HIV-1 i zwiększa liczbę limfocytów T CD4+ do normalnego poziomu u większości uczestników przewlekle zakażonych wirusem HIV-13, co skutkuje poprawą ogólnego stanu zdrowia i radykalnym zmniejszeniem postępu choroby4. Jednak utajony rezerwuar HIV-1 powstaje nawet wtedy, gdy ART jest inicjowany podczas ostrej infekcji5,6,7. Rezerwuary utrzymują się przez lata podczas ART i szybkiego odbicia wirusa po przerwaniu ART jest dobrze udokumentowane8,9. Osoby żyjące z wirusem HIV na ART są również predysponowane do większego ryzyka chorób współistniejących, takich jak choroby układu krążenia, nowotwory i zaburzenia neurologiczne10,11,12. Dlatego potrzebne jest funkcjonalne lekarstwo na HIV. Modele zwierzęce do wykrywania zakażenia wirusem HIV-1 oferują oczywiste korzyści w opracowywaniu i walidacji nowych strategii leczenia HIV13,14,15. Humanizowane myszy, jako mały model zwierzęcy, mogą zapewnić wieloliniową rekonstytucję ludzkich komórek odpornościowych w różnych tkankach, co pozwala na dokładne badanie zakażenia wirusem HIV16,17,18,19. Wśród modeli humanizowanych, humanizowany model szpiku kostnego, wątroby i grasicy (BLT) z powodzeniem podsumowuje przewlekłe zakażenie HIV-1, a także funkcjonalne odpowiedzi immunologiczne człowieka na zakażenie HIV-120,21,22,23,24. Dlatego humanizowany model myszy BLT jest szeroko stosowany do badania różnych aspektów w dziedzinie badań nad HIV. Humanizowane myszy BLT są nie tylko dobrze ugruntowanymi modelami rekapitulacji uporczywego zakażenia HIV-1 i patogenezy, ale także narzędziami konsekwentnymi do oceny strategii interwencyjnych opartych na terapii komórkowej. Obecni autorzy i inni wykazali, że humanizowany model myszy BLT podsumowuje uporczywe zakażenie HIV-1 i patogenezę25,26,27 i dostarcza narzędzi do oceny strategii interwencji opartych na terapii komórkowej 28,29,30,31,32,33.
cART schematy składające się z kombinacji leków antyretrowirusowych, które są przyjmowane codziennie, hamują replikację HIV-1 do tego stopnia, że wiremia u osób skutecznie leczonych pozostaje niewykrywalna przez długi czas34. Wyniki leczenia humanizowanych myszy zakażonych wirusem HIV za pomocą klinicznie istotnych schematów cART przypominają te obserwowane u osób zakażonych wirusem HIV-1 leczonych ART22: Poziomy HIV-1 są tłumione poniżej granic wykrywalności, a przerwanie cART powoduje odbicie replikacji HIV z utajonego rezerwuaru35. Podskórne (SC)27,36,37 lub dootrzewnowe (IP)37,38,39 iniekcja jest powszechnie stosowaną drogą leczenia cART u humanizowanych myszy. Jednak intensywne codzienne wstrzykiwanie wywołuje stres u zwierząt poprzez fizyczne ograniczenie40. Jest to również pracochłonne i potencjalnie niebezpieczne dla badaczy ze względu na zwiększone narażenie na wirusa HIV podczas używania ostrych narzędzi. Podawanie doustne jest idealne do naśladowania wchłaniania, dystrybucji i wydalania leków cART, które są przyjmowane przez osoby zakażone wirusem HIV-1. Podawanie doustne zazwyczaj wiąże się z dostosowanymi i często pracochłonnymi procedurami umieszczania leków antyretrowirusowych w wysterylizowanym (koniecznym ze względu na niedobór odporności myszy) jedzeniu24,37,41 lub water42,43,44,45,46, które mogą, ale nie muszą, być chemicznie kompatybilne z wieloma lekami antyretrowirusowymi lub powodować coś, czego myszy nie byłyby skłonne do jedzenia lub picia (co wpłynęłoby na dawkę i poziom leku w organizmie). Zaproponowana tu nowatorska metoda doustnego podawania cART przewyższa wcześniejsze próby podania ze względu na kompatybilność z różnymi rodzajami leków antyretrowirusowych, bezpieczeństwo oraz łatwość przygotowania i podawania oraz zmniejszenie stresu i niepokoju zwierząt wynikających z codziennego wstrzykiwania.
Fumaran dizoproksylu tenofowiru (TDF), Elvitegravir (ELV) i Raltegravir (RAL) są lekami słabo rozpuszczalnymi w wodzie. Co ciekawe, zwiększoną biodostępność TDF obserwuje się w przypadku tłustych pokarmów, co sugeruje, że konkurencyjne hamowanie lipaz przez tłuste pokarmy może zapewnić pewną ochronę dla TDF47. Dlatego kubki DietGel Boost zostały wybrane tak, aby zastąpić zwykłą karmę dla gryzoni jako metodę dostarczania w oparciu o ich niewielką zawartość tłuszczu (20,3 g na 100 g) w porównaniu ze zwykłą karmą dla gryzoni (10 g na 100 g) i typową dietą wysokotłuszczową dla myszy (40-60 g na 100 g)48. Całkowita waga jednej filiżanki to 75 g; W ten sposób każda filiżanka będzie zawierała ilość pokarmu, a tym samym leku, wystarczającą dla pięciu myszy w ciągu 3 dni.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Zanonimizowana ludzka tkanka płodowa została pozyskana komercyjnie. Badania na zwierzętach przeprowadzono zgodnie z protokołami zatwierdzonymi przez Uniwersytet Kalifornijski w Los Angeles i Komitet Badań nad Zwierzętami (ARC) (UCLA) zgodnie ze wszystkimi wytycznymi federalnymi, stanowymi i lokalnymi. W szczególności wszystkie eksperymenty zostały przeprowadzone zgodnie z zaleceniami i wytycznymi dotyczącymi trzymania i opieki nad zwierzętami laboratoryjnymi National Institutes of Health (NIH) oraz Association for the Assessment and Accreditation of Laboratory Animal Care (AALAC) International na mocy protokołu UCLA ARC o numerze 2010-038-02B. Wszystkie operacje przeprowadzono w znieczuleniu ketaminą (100 mg/kg)/ksylazyną (5 mg/kg) i izofluranem (2-3% obj.) i dołożono wszelkich starań, aby zminimalizować ból i dyskomfort zwierząt.
1. Humanizowane myszy zakażone wirusem HIV-1
UWAGA: Humanizowane myszy zostały skonstruowane zgodnie z wcześniejszym opisem w30,31,49. Protokół jest pokrótce opisany poniżej.
2. Przygotowanie leków ART
3. Podawanie leków ART myszom zakażonym wirusem HIV-1
4. Monitorowanie wiremii za pomocą PCR w czasie rzeczywistym
5. Oceń proporcje CD4/CD8 za pomocą cytometrii przepływowej
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Zakładając, że przeciętna mysz o masie 25 g spożywa 4 g pokarmu dziennie, dzienna dawka leku podawana doustnie odpowiada 2,88 mg/kg TFV, 83 mg/kg FTC i 768 mg/kg RAL. Aby sprawdzić, czy zoptymalizowany schemat żywieniowy jest toksyczny i wpływa na ogólny stan zdrowia w porównaniu z codziennymi zastrzykami cART, monitorowano masę ciała myszy co tydzień przed i w trakcie podawania cART doustnie lub podskórnie. Przed podaniem cART nie stwierdzono istotnych różnic w masie ciała w poszczególnych grupach (...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Opracowano tutaj doustną metodę podawania cART dla humanizowanych myszy zakażonych wirusem HIV-1 poprzez połączenie trzech leków antyretrowirusowych w pokarmie o wysokiej zawartości składników odżywczych. W porównaniu z podawaniem w codziennych zastrzykach, podawanie doustne jest łatwiejsze w użyciu, ogranicza częstotliwość podawania, ogranicza obchodzenie się ze zwierzętami, minimalizuje stres i poprawia bezpieczeństwo55. Do tej pory tylko kilka badań na humanizowanych myszach 24,37,41 wykorzysty...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
SK jest założycielem CDR3 Inc. Pozostali autorzy deklarują, że badanie zostało przeprowadzone przy braku jakichkolwiek powiązań handlowych lub finansowych, które mogłyby być interpretowane jako potencjalny konflikt interesów.
Chcielibyśmy podziękować doktorom Romas Geleziunas i Jeffowi Murry'emu oraz ludziom z Gilead za dostarczenie leków antyretrowirusowych użytych w tym badaniu. Ta praca została sfinansowana przez NCI 1R01CA239261-01 (dla Kitchen), NIH Grants P30AI28697 (UCLA CFAR Virology Core, Gene and Cell Therapy Core oraz Humanized Mouse Core), U19AI149504 (PIs: Kitchen & Chen), CIRM DISC2-10748, NIDA R01DA-52841 (do Zhen), NIAID R2120200174 (PIs: Xie & Zhen), IRACDA K12 GM106996 (Carrillo). Praca ta była również wspierana przez UCLA AIDS Institute, James B. Pendleton Charitable Trust i McCarthy Family Foundation.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Szalka Petriego 60 mm | Thermo Scientific Nunc | 150288 | Do porcjowania ART food |
| APC anty-ludzkie przeciwciało CD8 | Biolegend | 344722 | Do cytometrii przepływowej |
| BD LSRFortessa | BD biosciences | Do zbierania danych o przepływie | |
| Mikrokulki CD34 | Miltenyi Biotec | 130-046-702 | Do generacji myszy NSG-BLT |
| Probówki wirówkowe | Falcon | 14-432-22 | Do rozpuszczania ART |
| DietGel Boost | ClearH2O | 72-04-5022 | Do wytwarzania żywności ART |
| Elvitegravir | Gilead | Podarowany przez Gilead | |
| Emtrycytabina | Gilead | Podarowany przez Gilead | |
| FITC anty-ludzkie przeciwciało CD3 | Biolegend | 317306 | Do cytometrii przepływowej |
| Oprogramowanie | Flowjo FlowJo | Do analizy danych cytometrii przepływowej | |
| starter do przodu HIV-1: 5′-CAATGGCAGCAATTTCACCA-3′; | IDT | Dostosowane | do wiremii Sonda RT-PCR |
| HIV-1: 5′-[6-FAM]CCCACCAACAGGCGGCCT TAACTG [Tamra-Q]-3′; | IDT | Dostosowany | do wiremii RT-PCR |
| HIV-1 odwrócony starter: 5′-GAATGCCAAATTCCTGCTTGA-3′; | IDT | Dostosowany | do wiremii RT-PCR |
| Ludzka tkanka płodowa | Advanced Bioscience Resources, Inc | ||
| Myszy, szczep NOD. Cg-Prkdcscid Il2rgtm1Wjl/SzJ | The Jackson Laboratory | 5557 | Do konstruowania humanizowanych myszy |
| Pacific Blue anty-human CD45 | Biolegend | 304022 | Do cytometrii |
| przepływowej PerCP anty-ludzkie przeciwciało CD4 | Biolegend | 300528 | Do cytometrii |
| przepływowej QIAamp Zestawy wirusowego RNA | Qiagen | 52904 | Do pomiaru wiremii |
| Raltegravir | Merck | Gifted from Merck | |
| Sterylne skrobaki | komórkowe Thermo Scientific | 179693 | Do porcjowania żywności ART |
| TaqMan RNA-To-Ct 1-Step Kit | Applied Biosystems | 4392653 | Do wykrywania wiremii w osoczu |
| Fumaran dizoproksylu Tenofowiru | Gilead | Podarowany przez Gilead | |
| Trimethoprim-Sulfamethoxazole | Pharmaceutical Associates | NDC 0121-0854-16 | Do utrzymywania sterylności żywności ART. Każda łyżeczka o pojemności 5 ml zawiera 200 mg sulfametoksazolu, USP 40 mg trimetoprimu, USP NMT 0,5% alkoholu |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.