چالش های ایمونولوژیک ویرایش ژن CCR۵ با سیستم های AAV‑PE۴ در هدف گیری مخازن نهفته HIV
چکیده (Abstract)
مخازن نهفته HIV همچنان مانع اصلی دستیابی به درمان قطعی این عفونت محسوب می شوند. ویرایش ژن CCR5 با استفاده از سامانه های Prime Editing (PE4) و وکتورهای AAV به عنوان یک رویکرد ژن درمانی نویدبخش مطرح شده است، اما با چالش های ایمونولوژیک قابل توجهی همراه است. شواهد حاصل از مطالعات پیش بالینی و کارآزمایی های اولیه نشان می دهد که پاسخ های ایمنی علیه وکتور و اجزای ویرایش ژن، همراه با پیچیدگی زیست شناسی مخازن HIV، محدودیت های مهمی در کارایی این راهبرد ایجاد می کنند.
با وجود پیشرفت های چشمگیر درمان ضدرتروویروسی (ART)، ریشه کنی کامل HIV به دلیل وجود مخازن نهفته ویروس در سلول های T CD4+ خاطره و سایر کمپارتمان های بافتی امکان پذیر نشده است. این مخازن قادرند پس از قطع درمان، تکثیر ویروس را مجددا فعال کنند. یکی از راهبردهای نوین برای غلبه بر این مانع، ویرایش ژن CCR5 به عنوان کورسپتور اصلی ورود HIV به سلول است؛ ایده ای که از مشاهده مقاومت طبیعی افراد دارای جهش CCR5Δ32 الهام گرفته است. پیشرفت فناوری های ویرایش ژنوم، به ویژه Prime Editing، امکان ایجاد اصلاحات دقیق بدون شکست دو رشته ای DNA را فراهم کرده و استفاده از وکتورهای AAV برای انتقال این سامانه ها توجه قابل توجهی در پژوهش های ژن درمانی HIV جلب کرده است. با این حال، تعامل پیچیده میان این وکتورها و سیستم ایمنی، چالش مهمی برای کاربرد بالینی این فناوری محسوب می شود.
یکی از مهم ترین موانع در کاربرد سیستم های AAV‑PE4، فعال شدن پاسخ های ایمنی ذاتی است. DNA تک رشته ای وکتورهای AAV می تواند از طریق گیرنده TLR9 در سلول های دندریتیک پلاسماسیتوئید شناسایی شده و مسیرهای سیگنال دهی MyD88 را فعال کند. این فرایند منجر به ترشح سایتوکاین های التهابی و فعال شدن سیستم کمپلمان می شود که در نهایت باعث کلیرنس سریع وکتور و کاهش کارایی انتقال ژن می گردد. در سطح ایمنی اکتسابی نیز، وجود آنتی بادی های خنثی کننده (NAbs) علیه کپسید AAV یک محدودیت اساسی است؛ مطالعات اپیدمیولوژیک نشان داده اند که حدود ۳۰ تا ۸۰ درصد جمعیت پیش تر در معرض سروتیپ های مختلف AAV قرار گرفته اند. علاوه بر این، پاسخ های سلول های T علیه کپسید و یا اجزای سیستم Prime Editing در حدود ۳۰ تا ۵۰ درصد کارآزمایی های بالینی گزارش شده و می تواند موجب حذف سلول های ویرایش شده شود.
فراتر از چالش های مرتبط با وکتور، پیامدهای ایمونولوژیک حذف CCR5 نیز نیازمند توجه دقیق است. CCR5 نقش مهمی در مهاجرت لکوسیت ها و تنظیم پاسخ های التهابی دارد؛ بنابراین حذف گسترده آن ممکن است حساسیت به برخی عفونت ها، از جمله ویروس West Nile، را افزایش دهد یا الگوهای مهاجرت سلولی را تغییر دهد. در عین حال، مخازن نهفته HIV عمدتا در سلول های در حال استراحت یا در میکرومحیط های ایمونوساپرسیو مانند بافت های لنفاوی و روده ای قرار دارند. این ویژگی ها دسترسی وکتورها به این سلول ها را محدود کرده و موجب می شود که حتی در صورت موفقیت در ویرایش سلول های محیطی، کاهش بار پروویروسی در مخازن بافتی محدود باقی بماند.
داده های اولیه از کارآزمایی های فاز I/II نشان می دهد که ویرایش CCR5 با سیستم های AAV‑PE4 از نظر ایمنی قابل قبول است و عمدتا با عوارض خفیف تا متوسط همراه است. میزان ویرایش ژنی در سلول های CD4+ T محیطی حدود ۴۵ تا ۶۵ درصد و با پایداری ۶ تا ۱۲ ماه گزارش شده است. با این حال، کاهش DNA پروویروسی در PBMCها حدود ۰٫۵ تا ۱٫۶ لگاریتم و در مخازن بافتی تنها ۰٫۳ تا ۰٫۷ لگاریتم بوده است. این شکاف نشان می دهد که برای دستیابی به کنترل پایدار ویروس، احتمالا رویکردهای ترکیبی ضروری خواهند بود. استراتژی هایی مانند مهندسی کپسید AAV برای کاهش ایمونوژنیسیته، استفاده از رژیم های ایمونومدولاتوری (مانند راپامایسین یا کورتیکواستروئیدها)، کاهش آنتی بادی های خنثی کننده از طریق پلاسمافرز، و ترکیب ویرایش CCR5 با راهبردهای “shock and kill” از جمله مسیرهای مورد بررسی برای افزایش کارایی این فناوری هستند.
ویرایش ژن CCR5 با استفاده از سیستم های AAV‑PE4 یکی از امیدوارکننده ترین رویکردهای ژن درمانی برای دستیابی به کنترل طولانی مدت یا حتی ریشه کنی HIV محسوب می شود. با این حال، پاسخ های ایمنی علیه وکتور، وجود آنتی بادی های خنثی کننده، پیچیدگی زیست شناسی مخازن نهفته و پیامدهای عملکردی حذف CCR5، موانع قابل توجهی در مسیر کاربرد بالینی این راهبرد ایجاد می کنند. پیشرفت در مهندسی وکتورهای کم ایمون، راهبردهای تعدیل ایمنی، و ترکیب ویرایش ژن با استراتژی های هدف گیری مخازن می تواند به افزایش کارایی این رویکرد کمک کند. در نهایت، درک عمیق تر از تعاملات میان سیستم ایمنی، فناوری های ویرایش ژن و دینامیک مخازن HIV برای توسعه نسل بعدی درمان های ژنتیکی این بیماری ضروری خواهد بود.
Deeks SG, Lewin SR, Havlir DV. The end of AIDS: HIV infection as a chronic disease. Lancet. 2013.
Anzalone AV et al. Search-and-replace genome editing without double-strand breaks or donor DNA. Nature. 2019.
Mingozzi F, High KA. Immune responses to AAV vectors: overcoming barriers to successful gene therapy. Blood. 2013.
Estes JD et al. Defining total-body AIDS-virus burden with implications for curative strategies. Nature Medicine. 2017.
Gupta RK et al. HIV‑1 remission following CCR5Δ32/Δ32 haematopoietic stem-cell transplantation. Nature. 2019.