Doppelte Gentherapie gegen HIV-Infektionen

Infektionen mit dem Humanen Immundefizienz-Virus (HIV) lassen sich mithilfe antiviraler Arzneimittel effektiv behandeln, beseitigen lassen sie sich dadurch aber nicht. Eine Elimination des Virus bei Infizierten ist bisher weltweit nur dreimal gelungen und zwar durch Stammzelltransplantationen bei HIV-positiven Krebspatienten, die eine Stammzellspende von Personen erhielten, die auf beiden homologen Chromosomen eine Mutation im Gen für den CCR5-Rezeptor besaßen. Diesen Rezeptor benötigt das HI-Virus zum Eintritt in Wirtszellen. Da die Stammzelltransplantation mit nicht unerheblichen Risiken behaftet ist und da etwa nur ein Prozent der Menschen Träger dieser homozygoten Mutation sind, kommt diese Methode nicht für einen breiten Einsatz bei HIV-Infizierten infrage.

Ein Grund, warum HIV-Infektionen nicht geheilt werden können, ist, dass das Virus als Retrovirus sein Genom rasch nach Infektion in das Wirtsgenom integriert, um die eigene Vermehrung zu ermöglichen. In manchen ruhenden Wirtszellen (vor allem T-Gedächtniszellen) überdauert die integrierte HIV-DNA als sogenanntes Provirus über Jahre, wo sie nicht von antiretroviralen Therapien erreicht werden und jederzeit zu einem Wiederaufflammen der Infektion (Rezidiv) führen kann.

Forschende um Professor Dr. Prasanta Dash von der University of Nebraska in Omaha und Kollegen von der Lewis Katz School of Medicine at Temple University in Philadelphia wählten daher einen besonderen Ansatz: Sie entwickelten zwei Gentherapien, mit denen zum einen ein wichtiges Steuerungselement des HIV-Provirus in Wirtszellen und zum anderen das Gen für den CCR5-Rezeptor ausgeschaltet werden können. Hierfür verwendeten sie Adenovirus-assoziierte Viren (AAV) als Vektoren, die die Bauanleitungen für die gegen die beiden Ziele gerichteten CRISPR/Cas-Komponenten in die Wirtszellen schleusen. Ihren Ansatz testete das Team bei einem Mausmodell für HIV-Infektionen.

In der Publikation im Fachjournal »PNAS« beschreiben die Forschenden ihr Vorgehen: Zunächst infizierten sie die Tiere mit HIV. Dann senkten sie die Viruslast durch eine langwirksame antiretrovirale Therapie erheblich ab, bevor sie durch zwei aufeinanderfolgende intravenöse Injektionen der AAV-CRISPR-Cas-Vektoren zunächst das HIV-Provirus und eine Woche später das CCR5-Gen ausschalteten. Bei 58 Prozent der so behandelten Mäuse führte dies zu einem Anstieg der Zahl an CD4-positiven T-Zellen und einer Elimination der replikationsfähigen HIV-Proviren. Die HIV-DNA konnte durch verschiedene hochsensitive Tests weder im Blut, in Milz, Lunge, Niere, Leber, Darm, Knochenmark und ZNS dieser Tiere nachgewiesen werden, was die Elimination des Virus zeige, heißt es in der Publikation. Eine Off-Target-Toxizität, also Schäden an anderen DNA-Regionen als den Zielregionen, wurde nicht beobachtet.

Die kombinierte Gentherapie war dabei effektiver als der Angriff auf eines der beiden Ziele allein: Wurde allein der CCR5-Rezeptor inaktiviert, waren 17 Prozent der Tiere nach Absetzen der antiretroviralen Therapie virusfrei, bei alleinigem Ausschalten des HIV-Provirus lag der Anteil bei 29 Prozent. Als nächstes plant das Team, den kombinatorischen Gentherapieansatz bei Primaten zu testen. Den Forschenden zufolge ist die duale CRISPR/Cas-basierte Gentherapie ein viel versprechender Ansatz zur HIV-Behandlung. »Es ist ein einfacher und relativ preiswerter Ansatz«, sagt Seniorautor Professor Dr. Kamel Khalili in einer Pressemitteilung der Temple University.  Die belastenden Stammzelltransplantationen, die zu Heilungen führen könnten, seien dagegen für Leukämiepatienten vorbehalten.