Liệu pháp gen làm thay đổi thụ thể CCR5 và thúc đẩy các tế bào bị nhiễm loại bỏ vi rút ở chuột.

Trong một thông cáo báo chí của trường, Kamel Khalili, Tiến sĩ, thuộc Trung tâm Thần kinh học và Chỉnh sửa gen tại Đại học Temple, Trường Y khoa Lewis Katz  cho biết:

“ Ý tưởng kết hợp việc cắt bỏ DNA của HIV-1 với việc vô hiệu hóa CCR5 bằng công nghệ chỉnh sửa gen được xây dựng dựa trên các quan sát từ các ca chữa khỏi của bệnh nhân HIV được báo cáo  ”

 Điều trị bằng thuốc kháng vi-rút liên tục có thể ngăn chặn sự nhân lên của HIV. Nhưng vi-rút chèn bộ gene của nó vào DNA của tế bào người và thiết lập một kho dự trữ lâu dài mà thuốc kháng vi-rút không thể tiếp cận được. Tiền vi-rút HIV này có thể nằm im trong các tế bào T đang ngủ vô thời hạn trong quá trình điều trị, nhưng chúng bắt đầu tạo ra vi-rút mới khi ngừng thuốc. Loại vi-rút tiềm ẩn này đã khiến cho việc chữa khỏi HIV gần như là không thể, ngoại trừ một số ít người được cấy ghép tế bào gốc để điều trị ung thư bằng cách sử dụng các tế bào của người hiến tặng có một đột biến hiếm gặp, được gọi là CCR5-delta32, ngăn chặn hầu hết các chủng HIV xâm nhập vào tế bào - một quy trình quá rủi ro và tốn kém để sử dụng rộng rãi.

Thạc sỹ Khalili, Howard Gendelman, thuộc Trung tâm Y tế Đại học Nebraska và các đồng nghiệp đã thử nghiệm phương pháp CRISPR-Cas9 kép ở những con chuột nhân bản được thiết kế để có các tế bào miễn dịch giống người. CRISPR là một kỹ thuật chỉnh sửa gen cắt bỏ các đoạn DNA đã chọn. Nó bao gồm các RNA hướng dẫn xác định vị trí bộ gen mong muốn và các enzyme nuclease Cas9, hoạt động như chiếc kéo phân tử để cắt. Trong nghiên cứu này, các RNA hướng dẫn và enzyme được phân phối thông qua vec tơ virút adeno phối hợp (AAV- adeno-associated virus ).

Nghiên cứu mới nhất dựa trên một thập kỷ nghiên cứu về liệu pháp gen để chữa khỏi HIV, kết hợp hai phương pháp tiếp tục được phát triển: một kỹ thuật CRISPR nhắm mục tiêu các gen cho thụ thể CCR5—có hiệu lực bắt chước đột biến CCR5-delta32—và một CRISPR thứ hai công cụ nhắm mục tiêu DNA HIV được tích hợp vào bộ gen của con người.

Một số nhóm nghiên cứu và các công ty đã khám phá nhiều kỹ thuật khác nhau để chỉnh sửa thụ thể CCR5 nhằm tạo ra các tế bào T CD4 kháng HIV. Sangamo Therapeutics đã sử dụng các enzym nuclease có ngón tay kẽm để cắt bỏ các gen cho các thụ thể. Một số người tham gia nghiên cứu đã thấy lượng vi rút của họ giảm và số lượng CD4 tăng lên trong thời gian dài, và một số người có thời gian xuất hiện HIV trở lại chậm kéo dài. American Gene Technologies đang sử dụng vec tơ lentivirus để vô hiệu hóa các thụ thể CCR5 trên các tế bào CD4 đặc hiệu với HIV. Nổi tiếng nhất là vào năm 2018, nhà nghiên cứu người Trung Quốc He Jiankui đã sử dụng CRISPR để vô hiệu hóa gen CCR5 trong phôi người, dẫn đến sự ra đời của hai bé gái sinh đôi.

Chuyển sang phương pháp cắt bỏ HIV, vào năm 2014, Khalili và các đồng nghiệp đã công bố một nghiên cứu đột phá cho thấy rằng một công cụ CRISPR có thể xóa một đoạn DNA tiền virus tích hợp bao gồm gen cho protein Gag của HIV, cần thiết cho sự nhân lên của virus. Một nghiên cứu được công bố vào năm 2019 cho thấy CRISPR có thể loại bỏ các gen HIV tích hợp và loại bỏ các ổ chứa vi-rút tiềm ẩn ở những con chuột nhân bản hóa được điều trị bằng liệu pháp kháng vi-rút giải phóng chậm có tên là LASER ART. Năm sau, một nghiên cứu trên khỉ cho thấy công cụ CRISPR đã loại bỏ các phân đoạn SIV tích hợp (một loại vi rút trên khỉ tương tự HIV) khỏi tế bào máu và các mô chứa vi rút; các nghiên cứu trên khỉ cũng chứng minh tính an toàn lâu dài.

Công việc này đã dẫn đến sự phát triển của EBT-101, một liệu pháp CRISPR-Cas9 sử dụng các RNA hướng dẫn kép để nhắm mục tiêu vào ba vị trí trên bộ gen HIV tích hợp. Excision BioTherapeutics (một công ty do Khalili đồng sáng lập) đã thông báo rằng người tham gia đầu tiên đã nhận được liệu pháp gen trong một thử nghiệm lâm sàng Giai đoạn I/II vào tháng 7 năm 2022. Nếu nghiên cứu diễn ra theo đúng kế hoạch, bệnh nhân phải ngừng điều trị bằng thuốc kháng vi-rút để xem liệu vi-rút có tái phát hay không.

Trong nghiên cứu mới nhất, nhóm của Khalili lần đầu tiên lây nhiễm HIV cho chuột nhân bản. Hai tuần sau, những con chuột được chia thành sáu nhóm và được điều trị bằng nhiều cách kết hợp LASER ART (cabotegravir, rilpivirine, lamivudine và abacavir), CRISPR nhắm vào các thụ thể CCR5 và CRISPR loại bỏ HIV tiền virus tích hợp. Một nhóm không được điều trị, một nhóm nhận cả hai công cụ CRISPR mà không cần LASER ART, một nhóm nhận ART một mình, một nhận ART cộng với HIV CRISPR tiền virus, một nhận ART cộng với CCR5 CRISPR và nhóm cuối cùng nhận cả ba liệu pháp.

Tất cả các nhóm được điều trị bằng LASER ART đều trải qua quá trình ức chế vi-rút và phục hồi tế bào CD4, với số lượng cao nhất được thấy ở nhóm nhận được cả ba liệu pháp. Virus có khả năng sao chép đã bị loại bỏ ở phần lớn chuột (58%) trong nhóm trị liệu ba liệu pháp. Sử dụng các xét nghiệm có độ nhạy cao, các nhà nghiên cứu không thể phát hiện HIV nguyên vẹn trong máu, lá lách, phổi, thận, gan, ruột, tủy xương hoặc não. Ngược lại, lượng HIV còn sót lại dễ dàng được phát hiện ở những con chuột không được điều trị và những con bị virus tái phát. Không quan sát thấy độc tính CRISPR ngoài mục tiêu ở bất kỳ con chuột nào được điều trị.

“Việc chỉnh sửa gen CRISPR bằng cách nhắm mục tiêu vào CCR5 và HIV-1 LTR-Gag trong khi kiểm soát sự nhân lên của virus bằng thuốc kháng vi-rút có thể dẫn đến việc loại bỏ HIV-1 trong các ổ chứa mô của động vật bị nhiễm bệnh,” các tác giả nghiên cứu viết. “Bằng chứng được cung cấp là không có sự bùng phát trở lại của virus sau 11 tuần sau khi ngừng điều trị ARV.” Những con chuột được điều trị bằng LASER ART cộng với chỉ một loại CRISPR đã trải qua sự phục hồi của vi-rút nhưng ở mức độ thấp hơn, cho thấy kích thước của ổ chứa vi-rút đã giảm.

Về mặt thống kê, liệu pháp CRISPR kép đã chứng minh những cải thiện đáng kể tỷ lệ chữa khỏi HIV-1 so với các phương pháp điều trị đơn lẻ,” họ kết luận. “Kết hợp lại với nhau, những quan sát này nhấn mạnh vai trò then chốt của việc chỉnh sửa gen CRISPR tổ hợp trong việc loại bỏ nhiễm HIV-1.”

Kế hoạch tiếp theo của các nhà nghiên cứu là thử nghiệm phương pháp CRISPR kép ở khỉ trước khi chuyển sang thử nghiệm trên người nếu phương pháp này tiếp tục cho thấy nhiều hứa hẹn. Khalili nói so với cấy ghép tế bào gốc từ những người hiến tặng có đột biến CCR5-delta32, chỉnh sửa gen CRISPR là “một cách tiếp cận đơn giản và tương đối rẻ tiền , đồng thời lưu ý rằng quy trình cấy ghép có nhiều rủi ro và sẽ không thể áp dụng ở những khu vực hạn chế về nguồn lực nơi mà HIV có xu hướng phổ biến nhất./.