Nature опубликовал подробности третьего случая излечения от ВИЧ путем пересадки стволовых клеток
В журнале Nature вышло подробное описание третьего в истории случая излечения человека от ВИЧ-инфекции после пересадки стволовых клеток крови, в которых не работает ген CCR5. Из-за этой мутации вирусы не могут проникать в лимфоциты, а значит человек становится устойчив к болезни. Информация о «дюссельдорфском пациенте» появилась еще в 2019 году, однако спустя четыре года ученые опубликовали все подробности этого случая.
CCR5 – белок-рецептор хемокинов, который обнаруживают на иммунных клетках – Т-лимфоцитах, макрофагах, дендритных клетках и клетках микроглии. Не до конца понятно, какую функцию он осуществляет при иммунном ответе и воспалении, однако известно, что делеция 32 пар оснований в гене, который его кодирует, CCR5, защищает человека от инфицирования ВИЧ. В гетерозиготном состоянии эта мутация (CCR5-Δ32) сильно уменьшает шанс инфицирования, а в гомозиготном, по-видимому, приводит к полной невозможности инфицирования.
Считается, что эта мутация встречается у жителей Европы с частотой от 5 до 14 процентов, причем в северной ее части она встречается чаще. По данным российских авторов среди русских и украинцев ее частота составляет 10-15 процентов. За пределами Европы мутация практически не встречается, и некоторые исследователи связывают это со средневековыми эпидемиями чумы, поскольку делеция в том числе повышает устойчивость к заражению чумной палочкой.
Во всем мире зарегистрировано два случая излечения от ВИЧ-инфекции, когда больным пересадили стволовые клетки крови от донора с мутацией CCR5-Δ32. Первым стал «берлинский пациент» Тимоти Браун, которому трансплантацию проводили в связи с лейкозом. Через три года врачи не обнаружили в его крови вирус. Вторым стал «лондонский пациент», про которого мы не знаем ничего, кроме того, что он получил трансплантацию мутантных клеток по поводу лимфомы Ходжкина, и уже через 16 месяцев вируса в его крови не было. Подобные пересадки мутантных клеток не всегда приводят к излечению от инфекции, у большинства реципиентов вирус продолжает циркулировать в крови. И ученые пока не до конца понимают, как это работает.
Однако в 2019 году врачи из Дюссельдорфского университета имени Генриха Гейне под руководством Бьорн-Эрика Оле Йенсена (Björn-Erik Ole Jensen) заявили, что наблюдают третьего в мире пациента, у которого трансплантация мутантных гемопоэтических стволовых клеток крови привела к излечению пациента от ВИЧ-инфекции. Теперь они опубликовали подробности этого случая.
В январе 2008 года у пациента обнаружили ВИЧ-инфекцию, которую вызывал вирус иммунодефицита человека первого типа подтипа В. Тогда в его крови обнаружили 964 CD4-лимфоцита в микролитре крови (норма от 500 до 1500 клеток) и 12850 копий вируса в миллилитре крови (большая вирусная нагрузка). В соответствии с рекомендациями того времени, ему не назначили антиретровирусную терапию (АРТ), он начал принимать ее только в 2010 с 503 CD4-лимфоцитами в одном микролитре крови и 35303 копиями вируса в миллилитре крови. Терапия помогла ему и снизила число копий в крови.
В январе 2011 года у него обнаружили острый миелоидный лейкоз с инверсией 16-й хромосомы в p13q22. Пациент достиг полной гематологической ремиссии после химиотерапии. В сентябре 2012 года у пациента произошел рецидив лейкоза, но химиотерапия помогла и в этот раз. Однако чтобы снизить риски дальнейших рецидивов и осложнений лейкоза, врачи приняли решение трансплантировать ему гемопоэтические стволовые клетки крови, несущие мутацию CCR5-Δ32. Операция состоялась в феврале 2013 года, когда ему пересадили 8,74 × 106 на килограмм массы тела немодифицированных CD34+ стволовых клеток периферической крови. Врачи снижали активность его иммунитета с помощью циклоспорина и микофенолата мофетила, которые потом заменили на такролимус.
В июне 2013 года у пациента произошел еще один рецидив лейкоза. Молекулярная онкологическая ремиссия наступила после химиотерапии и вливания донорских лимфоцитов. В 2014 году врачи обнаружили у него повышенный уровень печеночных ферментов, что вызывало подозрение в развитии реакции «трансплантат против хозяина», однако биопсия печени в мае 2015 года показала, что повышение ферментов связано с повреждением печени от лекарств. В июле 2014 года у мужчины произошла реактивация цитомегаловируса, вируса простого герпеса второго типа, вируса герпеса человека восьмого типа и вируса Эпштейна–Барр, однако ему помогла противовирусная терапия.
Пациент продолжал АРТ на протяжении всего этого времени, и врачи не находили провирусные ДНК и РНК ВИЧ-1 в его крови. Однако с помощью гибридизации in situ следы вируса нашли в гистологических срезах паховых лимфатических узлов спустя 51 месяц после трансплантации, а спустя 77 месяцев – в тканях кишечника. Ни антиген р24, ни РНК, ни ДНК не обнаруживались в мононуклеарных клетках периферической крови. Вирусологические исследования in vivo с использованием двух разных моделей гуманизированных мышей подтвердили отсутствие вируса, способного к репликации.
Пациент перестал принимать антиретровирусные препараты через 69 месяцев после трансплантации, в ноябре 2018 года. После их отмены у пациента не развился острый ретровирусный синдром. После 48 месяцев без препаратов в крови не обнаруживалась РНК ВИЧ-1.
Расширенное иммунологическое исследование показало стабильное количество CD4-лимфоцитов, отсутствие экспрессии CCR5 и иммунный статус, сопоставимый с предыдущими сообщениями о людях после такой трансплантации. Кроме того, снижение специфических антител и ослабевающий Т-клеточный ответ свидетельствовали о том, что резервуар вируса полностью пропал, либо был значительно истощен. Врачам остается неясным, откуда берутся следовые ДНК ВИЧ-1 в крови. Возможно, они появляются от дефектных вирусных фрагментов или от бесконечно малого пула интактных провирусов. Возможно, это тропные к другому, CXCR4, рецептору варианты провируса.
На момент публикации этой работы врачи не обнаруживают следов ВИЧ у пациента – мужчины, 53 года – спустя десять лет после трансплантации стволовых гемопоэтических клеток крови с мутацией CCR5-Δ32. При этом он уже пять лет не принимает препараты АРТ. Врачи рассчитывают, что увеличивающееся (хоть и очень медленно) число успешных случаев излечения от ВИЧ-инфекции с помощью трансплантации стволовых клеток крови с мутацией CCR5-Δ32 интенсифицирует исследования в этом направлении.
Сам пациент тоже рассчитывает на это. В своем заявлении он поблагодарил врачей и рассказал о планах спонсировать подобные исследования и бороться со стигматизацией ВИЧ-инфицированных. Также он поделился, что 14 февраля он с размахом отметил десятилетнюю годовщину трансплантации, которая вылечила его от ВИЧ, и на празднике присутствовал и донор костного мозга, чьи стволовые клетки использовались для пересадки.
Как и большинство других инфекционных заболеваний, ВИЧ-инфекцию лучше предотвращать, чем лечить. Однако в мире вакцин от ВИЧ-инфекции все не так хорошо, как в мире ее лечения. Недавно мы рассказывали про то, что третья фаза испытаний «мозаичной» вакцины против ВИЧ – последней вакцины от ВИЧ, которая находилась в этой фазе испытаний – остановлена из-за неэффективности.
Генетики показали возможность глубокого редактирования генома зараженных ВИЧ иммунных клеток. Использование новых технологий CRISPR/Cas9 позволяет удалить из него все вирусные гены – и, более того, надежно препятствует их повторному встраиванию. О работе рассказывает публикация в журнале Scientific Reports.Несколько лет назад команда Кэмеля Кхалили (Kamel Khalili) уже демонстрировала способность технологий CRISPR/Cas9 обнаруживать встроившийся в хромосомы клеток геном вируса по характерным длинным концевым последовательностям – и успешно вырезать его. В своей новой работе ученые из Темпльского университета вновь использовали CRISPR/Cas9 для удаления ВИЧ из зараженных Т-лимфоцитов, показав, что система позволяет вырезать все до единой копии вирусного генома и препятствует его повторной встраиванию в хромосомы.В экспериментах использовали линию несущих CD4-рецепторы человеческих Т-лимфоцитов – обычную мишень вируса иммунодефицита. Их геном содержал многочисленные копии модифицированного ВИЧ, лишенные части вирусных генов. Кроме того, один из генов ВИЧ был заменен геном флуоресцентного белка. Это позволило наглядно отслеживать работу вируса: при активации его в клетке вырабатывались флуоресцирующие молекулы. Внесение в такие клетки генов Cas9 не сказывалось на функционировании вируса, однако при экспрессии РНК-гидов они начинали связываться с генами ВИЧ, вырезая их из генома.Полное секвенирование ДНК экспериментальных клеточных линий показало, что первоначально в нем содержались четыре связанные с ВИЧ вставки на 1-й и 16-й хромосомах, и все они были точно и успешно вырезаны CRISPR/Cas9-системой. Более того, если экспрессия генов Cas9 и РНК-гидов в клетке продолжалась, они эффективно защищали ее от повторного заражения и встраивания вируса в ДНК. «Таким образом, редактирование с помощью CRISPR/Cas9 может открыть новые методы терапии для удаления ДНК ВИЧ-1 из CD4-положительных Т-лимфоцитов, – отмечают авторы работы, – и могут стать отправной точкой на пути к полному излечению».В самом деле, вызываемый ВИЧ иммунодефицит остается глобальной проблемой, от которой страдают десятки миллионов людей. Существующие антиретровирусные препараты позволяют «заморозить» инфекцию, резко ослабив ее и продлевая жизнь больных на десятилетия, однако удалить ВИЧ из организма они неспособны. Вирус быстро встраивается в геном иммунных клеток, где способен сохраняться неопределенно долго, служа резервуаром для новых рецидивов болезни – если только новые методы генной инженерии не позволят удалить его навсегда.Основанная на недавно обнаруженной системе антивирусной защиты бактериальных клеток система CRISPR/Cas9 позволяет направленно редактировать ДНК разных организмов. Эндонуклеазы Cas9 вносят разрезы в строго нужных участках, которые комплементарны заранее заготовленному «шаблону» РНК-гида, после чего собственные системы репарации клетки сшивают поврежденные концы ДНК, фиксируя изменения.