Les cellules transplantées persistent pendant 19 mois chez les hommes atteints du VIH, mais ne semblent pas contrôler le VIH lorsque le traitement est interrompu.
Keith Alcorn, 12 septembre 2019
Des chercheurs chinois ont rapporté cette semaine dans le New England Journal of Medicine que la technique d'édition génique CRISPR était sûre et modérément efficace pour introduire des cellules souches dépourvues du récepteur CCR5 et immunisées contre l'infection par le VIH après que la chimiothérapie ait éradiqué le système immunitaire d'un homme atteint du VIH et d'une leucémie lymphoblastique aiguë.
Le VIH utilise le récepteur CCR5 présent à la surface des cellules humaines pour y pénétrer. En l'absence de ce récepteur, le VIH ne peut entrer dans la cellule que s'il a évolué pour utiliser un autre récepteur, le CCR4. La plupart des virus ne sont pas adaptés à l'utilisation du CCR4. Une mutation génétique appelée CCR5-delta 32 empêche totalement l'infection par le VIH si une personne hérite de cette mutation de ses deux parents. Environ 1 % des personnes d'origine nord-européenne sont homozygotes pour la mutation CCR5-delta 32, c'est-à-dire qu'elles l'ont héritée de leurs deux parents.
L'expérience chinoise visait à déterminer s'il était possible de reproduire, par génie génétique, l'éradication du VIH chez Timothy Ray Brown. Ce dernier, surnommé le « patient de Berlin », semble avoir été guéri du VIH après une greffe de cellules souches provenant d'un donneur dépourvu du récepteur CCR5, ce qui a permis de reconstituer son système immunitaire suite à une chimiothérapie administrée pour traiter une leucémie myéloïde aiguë.
CRISPR signifie « courtes séquences palindromiques répétées et régulièrement intercalées » et désigne la protéine associée à CRISPR, Cas9. Il s'agit d'une technique d'édition génique permettant aux chercheurs de concevoir un fragment d'ARN qui se lie à un site spécifique d'un brin d'ADN. Cet ARN est associé à une enzyme bactérienne, Cas9, qui coupe l'ADN. Le système de réparation génétique de la cellule insère ensuite une séquence d'ADN modifiée.
Dans le cas de l'édition génique CRISPR pour la délétion du gène CCR5, cette technique introduit une séquence d'ADN contenant le code permettant de créer de nouvelles cellules souches ou progénitrices dépourvues du récepteur CCR5. Ces cellules souches et progénitrices hématopoïétiques se différencieront en une grande variété de cellules sanguines, notamment les lymphocytes CD4+ et CD8+. Toute la descendance de ces cellules souches sera dépourvue du récepteur CCR5.
Aucun résultat d'essais cliniques de thérapies basées sur la technologie CRISPR n'ayant encore été publié pour quelque maladie que ce soit, les résultats chinois figurent parmi les premiers à évaluer l'innocuité de cette technique. Les chercheurs chinois sont à la pointe de la recherche thérapeutique sur le cancer basée sur la technologie CRISPR.
Un scientifique chinois a affirmé en début d'année avoir utilisé la technologie CRISPR pour modifier génétiquement l'immunité contre le VIH en éditant le génome embryonnaire, ce qui a permis la naissance de jumeaux homozygotes pour le gène CCR5. Cette expérience a été fermement condamnée comme contraire à l'éthique par d'autres chercheurs, et la modification du génome embryonnaire humain est interdite dans de nombreux pays, sauf dans le cadre de la recherche en laboratoire.
Le professeur Hongkui Deng, du Centre de recherche sur les cellules souches de l'Université de Pékin, et ses collègues d'instituts de recherche de premier plan à Pékin ont publié ce cas dans le New England Journal of Medicine. Il n'était pas lié à des expériences d'édition génique par la technique CRISPR sur des embryons humains.
Cette expérience a évalué l'innocuité et la faisabilité d'une greffe de cellules souches modifiées par CRISPR-Cas9 chez un patient séropositif traité pour une leucémie lymphoblastique aiguë. Le participant à l'étude était un homme de 27 ans, diagnostiqué séropositif deux semaines avant le diagnostic de sa leucémie lymphoblastique aiguë en 2016. Au moment du diagnostic, son taux de lymphocytes CD4 était de 528 cellules/mm³ et sa charge virale de 850 000 copies/mL (une charge virale suggérant une primo-infection, question non abordée par les auteurs de l'étude). Il a immédiatement débuté un traitement antirétroviral et a atteint une charge virale indétectable un an plus tard. Il a reçu six cycles de chimiothérapie et a obtenu une rémission complète de sa leucémie. En juin 2017, il a bénéficié d'une greffe de cellules souches provenant d'un donneur porteur du gène CCR5 non muté.
Avant la transplantation, les cellules CD34+ ont été récoltées et soumises à une édition CRISPR pour insérer la mutation du gène CCR5.
Parmi les cellules prélevées, 17 % étaient génétiquement modifiées. Après la greffe, les cellules dépourvues de CCR5 ne représentaient jamais plus de 5 à 8 % des caryocytes de la moelle osseuse (précurseurs des globules blancs). Les cellules issues des cellules greffées présentaient une proportion similaire de cellules dépourvues de CCR5, démontrant ainsi la persistance du gène modifié lors de la différenciation cellulaire en nouveaux types de cellules sanguines. Cependant, une proportion plus faible de cellules dépourvues de CCR5 a été observée dans les lymphocytes T CD4+ et CD8+, probablement en raison de la persistance de lymphocytes T du donneur non modifiés. Les cellules dépourvues de CCR5 ont persisté pendant au moins 19 mois après la transplantation.
Le patient a présenté les effets secondaires habituels d'une greffe de cellules souches, tels qu'une anémie, une neutropénie et une thrombocytopénie, mais aucun effet indésirable lié à la délétion du gène CCR5 n'a été observé. Aucune modification génétique hors cible n'a été détectée dans le génome des cellules de moelle osseuse prélevées quatre, douze et dix-neuf mois après la greffe.
Toutefois, dans un éditorial accompagnant l'étude, le professeur Carl June, du Centre d'immunothérapies cellulaires de l'Université de Pennsylvanie, met en garde contre le fait que la faible fréquence des cellules présentant une délétion du gène CCR5 et la petite taille d'échantillon qui en découle chez un seul patient signifient que des modifications génétiques rares pourraient passer inaperçues.
Sept mois après la greffe, le traitement analytique a été interrompu afin de déterminer si les cellules dépourvues de CCR5 avaient un impact sur la charge virale. Le patient a donné son consentement éclairé écrit pour cette interruption. À ce moment-là, son taux de CD4 s'était normalisé à plus de 500 cellules/mm³, après avoir chuté à environ 200 cellules/mm³ 150 jours après la greffe, et sa charge virale était indétectable.
L'interruption du traitement a duré quatre semaines, période durant laquelle la charge virale du patient a atteint 3 millions de copies/ml et son taux de lymphocytes CD4 a chuté à 250 cellules/mm³. Le protocole de l'étude prévoyait la reprise du traitement si la charge virale dépassait 100 000 copies/ml ou si le taux de lymphocytes CD4 était inférieur à 250 cellules/mm³. La charge virale est redevenue indétectable après la reprise du traitement.
Les niveaux d'ADN total et intégré du VIH-1 dans les cellules CD4 ont augmenté d'environ 2 log après l'interruption du traitement, indiquant une expansion rapide du réservoir du VIH, et sont restés supérieurs au niveau d'avant l'interruption un an plus tard.
Lors de l'interruption du traitement, la proportion de cellules T CD4+ éliminées par CCR5 est passée de 2,96 % à 4,39 %.
« Afin de mieux comprendre l’effet anti-VIH des cellules souches hématopoïétiques (CSH) dépourvues de CCR5, il sera essentiel d’accroître l’efficacité de l’édition génique de notre système CRISPR-Cas9 et d’améliorer le protocole de transplantation », concluent les chercheurs. Modifier un plus grand nombre de cellules dans un échantillon de donneur et greffer une plus grande proportion de ces cellules modifiées pourrait permettre d’obtenir une population plus importante de cellules dépourvues de CCR5 chez le receveur. Le même phénomène pourrait se produire avec la modification génétique des cellules souches pluripotentes, précurseurs des cellules souches hématopoïétiques.
Des chercheurs soulignent que la modification génétique des cellules souches hématopoïétiques par la technique CRISPR-Cas9 permet de pallier un inconvénient potentiel de la mutation CCR5 delta-32 (une durée de vie réduite, comme l'a montré une étude récente) en ciblant uniquement les cellules sanguines. Le mécanisme par lequel CCR5 pourrait affecter la durée de vie reste encore mal compris, bien que certains scientifiques avancent que cette mutation pourrait accroître la vulnérabilité à certaines infections virales, telles que la grippe.
Références
Lei Xu et al. Cellules souches modifiées par CRISPR chez un patient atteint du VIH et de leucémie lymphoblastique aiguë. The New England Journal of Medicine, publication en ligne anticipée, 11 septembre 2019. DOI : 10.1056/NEJMoa1817426
June CH. Nouvelles applications de la technologie CRISPR : à la recherche d’un remède miracle contre le VIH. The New England Journal of Medicine, publication en ligne anticipée, 11 septembre 2019. DOI : 10.1056/NEJMe1910754
Source : http://www.aidsmap.com/news/sep-2019/crispr-gene-editing-can-create-cells-immune-hiv