La edición genética CRISPR puede crear células inmunes al VIH

La edición genética CRISPR puede crear células inmunes al VIH

Las células trasplantadas persisten durante 19 meses en hombres con VIH, pero no parecen controlar el VIH cuando se suspende el tratamiento.

Keith Alcorn 12 septiembre 2019

Edición gen CRISPR era seguro y moderadamente eficaz en la introducción de células madre que carecían del receptor CCR5 y eran inmunes a la infección por el VIH después de la quimioterapia erradicó el sistema inmunológico de un hombre con VIH y leucemia linfocítica aguda, los investigadores chinos informan en The New England Journal of Medicine este semana.

El VIH usa el receptor CCR5 en las células humanas para ingresar a la célula. Cuando el receptor CCR5 no está presente en la superficie celular, el VIH no puede ingresar a la célula a menos que haya evolucionado para usar otro receptor, CCR4. La mayoría de los virus no están adaptados para usar CCR4. Una mutación genética llamada CCR5-delta 32 previene la infección por VIH por completo si una persona hereda la mutación de ambos padres. Alrededor del 1% de las personas de ascendencia del norte de Europa son homocigotos CCR5-delta 32, lo que significa que han heredado la mutación de ambos padres.

El experimento chino fue diseñado para probar si era posible diseñar genéticamente un equivalente a la erradicación del VIH en Timothy Ray Brown. El llamado “paciente de Berlín” parece haberse curado del VIH después de un trasplante de células madre de un donante que carecía del receptor CCR5 repobló su sistema inmunológico después de la quimioterapia para tratar la leucemia mieloide aguda.)

CRISPR son las siglas de Repeticiones Palindrómicas Cortas Intercaladas Regularmente Agrupadas y la proteína asociada a CRISPR 9. Es una técnica de edición de genes mediante la cual los investigadores pueden diseñar una pieza de ARN para unir a un sitio específico en una cadena de ADN. El ARN está empaquetado con una enzima bacteriana, Cas9, que corta el ADN. La propia maquinaria de reparación genética de la célula luego inserta una secuencia personalizada de ADN.

En el caso de la edición de genes CRISPR para la eliminación de CCR5, la técnica introduce una secuencia de ADN que contiene el código para crear nuevas células madre o células progenitoras que carecen del receptor CCR5. Estas células madre y progenitoras sanguíneas se diferenciarán en una amplia gama de células sanguíneas que incluyen linfocitos CD4 + y CD8 +. Toda la progenie de estas células madre carecerá del receptor CCR5.

Aún no se han publicado resultados de ensayos de terapias basadas en CRISPR para ninguna enfermedad, por lo que los resultados chinos se encuentran entre los primeros en informar sobre la seguridad de la técnica. Los investigadores chinos están a la vanguardia de la investigación terapéutica basada en CRISPR en cáncer.

Un científico chino afirmó a principios de este año que había usado CRIPSR para diseñar genéticamente la inmunidad a la infección por VIH mediante la edición del genoma embrionario, para que las gemelas nacieran homocigotas CCR5. Ese experimento fue fuertemente condenado como poco ético por otros investigadores y la edición del genoma del embrión humano está prohibida en muchos países, excepto en la investigación de laboratorio.

El profesor Hongkui Deng del Centro de Investigación de Células Madre de la Universidad de Pekín y colegas de las principales instituciones de investigación en Beijing informaron sobre el caso en The New England Journal of Medicine. No estaba asociado con los experimentos de edición CRISPR en embriones humanos.

Este experimento probó la seguridad y la viabilidad del trasplante de células madre modificadas con CRISPR-Cas9 en una persona que vive con VIH durante el tratamiento de la leucemia linfocítica aguda. La persona estudiada era un hombre de 27 años, diagnosticado con VIH dos semanas antes del diagnóstico de leucemia linfocítica aguda en 2016. Al momento del diagnóstico tenía un recuento de células CD4 de 528 células / mm3 y una carga viral de 850,000 copias / ml. (una carga viral sugestiva de infección primaria, una pregunta no abordada por los autores del estudio). Comenzó el tratamiento antirretroviral de inmediato y logró una carga viral indetectable un año después. Recibió seis cursos de quimioterapia y logró la remisión completa de la leucemia. En junio de 2017 se sometió a un trasplante de células madre de un donante que tenía el gen CCR5 no mutado.  

Antes del trasplante, las células CD34 + se cosecharon y se sometieron a edición CRISPR para insertar la mutación del gen CCR5.

De las células cosechadas, el 17% fueron editadas genéticamente. Después del injerto, las células con CCR5 eliminado nunca comprendieron más del 5-8% de los cariocitos en la médula ósea (precursores de los glóbulos blancos). Las células descendientes de las células injertadas mostraron una proporción similar de células con CCR5 eliminado, lo que demuestra que el gen editado persiste cuando las células se diferencian en nuevos tipos de células sanguíneas. Sin embargo, se encontró una proporción menor de células con CCR5 eliminado en las células T CD4 + y CD8 +, quizás debido a la persistencia de las células T del donante que no fueron alteradas. Las células con CCR5 eliminado persistieron durante al menos 19 meses después del trasplante.

El paciente sufrió los efectos secundarios habituales de un trasplante de células madre, como anemia, neutropenia y trombocitopenia, pero no se detectaron efectos adversos de la eliminación de CCR5. No se detectaron ediciones genéticas fuera del sitio objetivo en el genoma en las células muestreadas de la médula ósea cuatro meses, 12 meses y 19 meses después del trasplante.

Sin embargo, en un editorial acompañante, el profesor Carl June, del Centro de Inmunoterapias Celulares de la Universidad de Pensilvania, advierte que la baja frecuencia de las células con CCR5 eliminado y la muestra pequeña consecuente en un solo paciente significa que podrían perderse cambios genéticos raros.

Siete meses después del trasplante, se produjo una interrupción del tratamiento analítico para determinar si las células eliminadas de CCR5 tenían algún impacto en la carga viral. El paciente dio su consentimiento informado por escrito para la interrupción del tratamiento. En este momento su recuento de CD4 se había normalizado a más de 500 células / mm3, habiendo disminuido a alrededor de 200 células / mm3 150 días después del trasplante, y tenía una carga viral indetectable.

La interrupción del tratamiento duró cuatro semanas, tiempo durante el cual la carga viral del paciente aumentó a 3 millones de copias / ml y su recuento de células CD4 disminuyó a 250 células / mm3. El protocolo del estudio requería que se reanudara el tratamiento si la carga viral superaba las 100.000 copias / ml o el recuento de células CD4 caía por debajo de las 250 células / mm3. La carga viral se volvió indetectable nuevamente después de reanudar el tratamiento.

Los niveles de ADN de VIH-1 total e integrado en las células CD4 aumentaron después de la interrupción del tratamiento en aproximadamente 2 log, lo que indica una rápida expansión del reservorio de VIH, y aún permanecieron por encima del nivel previo a la interrupción un año después.

Durante la interrupción del tratamiento, la proporción de células T CD4 + eliminadas por CCR5 aumentó de 2.96% a 4.39%.

“Para aclarar aún más el efecto anti-VIH de los HSPC ablacionados con CCR5, será esencial aumentar la eficiencia de edición de genes de nuestro sistema CRISPR-Cas9 y mejorar el protocolo de trasplante”, concluyen los investigadores. La alteración de más células en una muestra de donante y el injerto de una mayor proporción de las células alteradas podría conducir a una mayor población de células con CCR5 eliminado en el receptor. Lo mismo podría ocurrir con la ingeniería de las células madre pluripotentes, que son los precursores de las células madre sanguíneas.

Los investigadores señalan que la edición CRISPR-Cas9 de las células madre de la sangre puede superar un inconveniente potencial de la mutación CCR5 delta-32 (reducción de la esperanza de vida, como se identificó en un estudio publicado recientemente) al editar solo las células sanguíneas. El mecanismo por el cual CCR5 podría afectar la esperanza de vida sigue sin estar claro, aunque algunos científicos argumentan que la mutación podría aumentar la vulnerabilidad a algunas infecciones virales como la influenza.

Referencias

Lei Xu y col. Células madre editadas con CRISPR en un paciente con VIH y leucemia linfocítica aguda . The New England Journal of Medicine, publicación anticipada en línea, 11 de septiembre de 2019. DOI: 10.1056 / NEJMoa1817426

June CH. Uso emergente de la tecnología CRISPR: persiguiendo la elusiva cura del VIH. The New England Journal of Medicine, publicación anticipada en línea, 11 de septiembre de 2019. DOI: 10.1056 / NEJMe1910754

En: http://www.aidsmap.com/news/sep-2019/crispr-gene-editing-can-create-cells-immune-hiv