Name: oral combinational antiretroviral treatment in hiv-1 infected humanized mice
Uploaded: 2022-10-06T12:30:00
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Wir möchten uns bei Dr. Romas Geleziunas und Dr. Jeff Murry sowie den Mitarbeitern von Gilead für die Bereitstellung der in dieser Studie verwendeten antiretroviralen Medikamente bedanken. Diese Arbeit wurde finanziert durch NCI 1R01CA239261-01 (an Kitchen), NIH Grants P30AI28697 (UCLA CFAR Virology Core, Gene and Cell Therapy Core und Humanized Mouse Core), U19AI149504 (PIs: Kitchen & Chen), CIRM DISC2-10748, NIDA R01DA-52841 (an Zhen), NIAID R2120200174 (PIs: Xie & Zhen), IRACDA K12 GM106996 (Carrillo). Diese Arbeit wurde auch vom UCLA AIDS Institute, dem James B. Pendleton Charitable Trust und der McCarthy Family Foundation unterstützt.

Anonymisiertes menschliches fetales Gewebe wurde kommerziell erworben. Tierversuche wurden nach Protokollen durchgeführt, die von der University of California, Los Angeles, und (UCLA) Animal Research Committee (ARC) in Übereinstimmung mit allen Bundes-, Landes- und lokalen Richtlinien genehmigt wurden. Insbesondere wurden alle Experimente in Übereinstimmung mit den Empfehlungen und Richtlinien für die Unterbringung und Pflege von Labortieren der National Institutes of Health (NIH) und der Association for the Assessme...

Hier wird eine orale cART-Verabreichungsmethode für HIV-1-infizierte humanisierte Mäuse entwickelt, indem drei antiretrovirale Medikamente in nährstoffreicher Nahrung kombiniert werden. Im Vergleich zur Verabreichung durch tägliche Injektionen ist die orale Verabreichung einfacher anzuwenden, begrenzt die Verabreichungshäufigkeit, reduziert die Handhabung von Tieren, minimiert Stress und verbessert die Sicherheit55. Bis zu diesem Zeitpunkt haben nur wenige Studien an humanisierten Mäusen <su...

Die Lebenserwartung von chronischen HIV-infizierten Personen hat sich mit einer kombinierten antiretroviralen Behandlung (cART) signifikant verbessert1,2. cART reduziert erfolgreich die HIV-1-Replikation und erhöht die CD4+ T-Zellzahl bei der Mehrheit der chronisch infizierten HIV-1-Teilnehmer auf Normalität3, was zu einer verbesserten allgemeinen Gesundheit und einer dramatisch reduzierten Krankheitsprogression führt4. Das latente HIV-1-Reservoir wird jedoch auch dann etabliert, wenn ART während der akuten Infektioninitiiert wird 5,6,7. Reservoirs bleiben während der ART über Jahre bestehen und ein schneller viraler Rebound nach ART-Unterbrechung ist gut dokumentiert 8,9. Menschen, die mit HIV auf ART leben, sind auch anfällig für ein höheres Risiko für Komorbiditäten wie Herz-Kreislauf-Erkrankungen, Krebs und Neurostörungen10,11,12. Daher ist eine funktionelle Heilung für HIV erforderlich. Tiermodelle für HIV-1-Infektionen bieten offensichtliche Vorteile bei der Entwicklung und Validierung neuartiger HIV-Heilungsstrategien13,14,15. Humanisierte Mäuse können als Kleintiermodell eine Multilineage-Rekonstitution menschlicher Immunzellen in verschiedenen Geweben bereitstellen, was eine genaue Untersuchung der HIV-Infektion ermöglicht16,17,18,19. Unter den humanisierten Modellen rekapituliert das humanisierte Knochenmark-Leber-Thymus-Modell (BLT) erfolgreich chronische HIV-1-Infektion sowie funktionelle menschliche Immunantworten auf HIV-1-Infektion 20,21,22,23,24. Daher wurde das humanisierte BLT-Mausmodell häufig verwendet, um verschiedene Aspekte im HIV-Forschungsfeld zu untersuchen. Humanisierte BLT-Mäuse sind nicht nur etablierte Modelle für die Rekapitulation persistierender HIV-1-Infektion und Pathogenese, sondern auch konsequente Werkzeuge zur Bewertung zelltherapiebasierter Interventionsstrategien. Die aktuellen Autoren und andere haben gezeigt, dass das humanisierte BLT-Mäusemodell persistierende HIV-1-Infektion und Pathogenese rekapituliert 25,26,27 und Werkzeuge zur Bewertung zelltherapiebasierter Interventionsstrategien 28,29,30,31,32,33 bereitstellt.
cART-Therapien, die aus Kombinationen von antiretroviralen Medikamenten bestehen, die täglich eingenommen werden, unterdrücken die HIV-1-Replikation bis zu dem Punkt, dass die Viruslast bei erfolgreich behandelten Personen langfristig nicht nachweisbar ist34. Die Ergebnisse der Behandlung von HIV-infizierten humanisierten Mäusen mit klinisch relevanten cART-Therapien ähneln denen, die bei HIV-1-infizierten ART-behandelten Personen beobachtet wurden22: HIV-1-Spiegel werden unterhalb der Nachweisgrenzen unterdrückt und die Unterbrechung der cART führt zu einer Erholung der HIV-Replikation aus dem latenten Reservoir35. Subkutane (SC)27,36,37 oder intraperitoneale (IP)37,38,39 Injektion ist der übliche Weg für die cART-Behandlung bei humanisierten Mäusen. Eine intensive tägliche Injektion führt jedoch zu Stress bei den Tieren durch körperliche Zurückhaltung40. Es ist auch arbeitsintensiv und potenziell unsicher für Forscher aufgrund der erhöhten Exposition gegenüber HIV während der Verwendung von scharfen Gegenständen. Die orale Verabreichung ist ideal, um die Resorption, Verteilung und Ausscheidung von cART-Medikamenten nachzuahmen, die von HIV-1-infizierten Personen eingenommen werden. Die orale Verabreichung beinhaltet typischerweise maßgeschneiderte und oft mühsame Verfahren, um die antiretroviralen Medikamente in sterilisiertes (aufgrund der Immunschwäche der Mäuse notwendiges) Futter 24,37,41 oder Wasser 42,43,44,45,46 zu geben. , die chemisch mit vielen antiretroviralen Medikamenten kompatibel sein können oder nicht oder zu etwas führen, das die Mäuse nicht ohne weiteres essen oder trinken würden (was die Dosis und die Medikamentenspiegel im Körper beeinflussen würde). Die hier vorgeschlagene neuartige perorale cART-Verabreichungsmethode übertrifft frühere Verabreichungsversuche aufgrund ihrer Kompatibilität mit verschiedenen Arten von antiretroviralen Arzneimitteln, der Sicherheit und Einfachheit der Zubereitung und Verabreichung sowie der Verringerung von Stress und Angst bei Tieren aufgrund der täglichen Injektion.
Tenofovirdisoproxilfumarat (TDF), Elvitegravir (ELV) und Raltegravir (RAL) sind schwer wasserlösliche Arzneimittel. Interessanterweise wird eine erhöhte Bioverfügbarkeit von TDF bei fetthaltigen Lebensmitteln beobachtet, was darauf hindeutet, dass eine kompetitive Hemmung von Lipasen durch fetthaltige Nahrung einen gewissen Schutz für TDF47 bieten kann. Daher wurden DietGel Boost-Becher ausgewählt, um normales Nagetierfutter als Verabreichungsmethode zu ersetzen, basierend auf ihrem bescheidenen Fettgehalt (20,3 g pro 100 g) im Vergleich zu normalem Nagetierfutter (10 g pro 100 g) und einer typischen fettreichen Ernährung der Maus (40-60 g pro 100 g)48. Das Gesamtgewicht einer Tasse beträgt 75 g; So enthält jede Tasse die Menge an Nahrung und damit Medikament, die für fünf Mäuse über 3 Tage ausreicht.

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	<tbody>
		<tr>
			<td>60 mm petri dish</td>
			<td>Thermo Scientific Nunc</td>
			<td>150288</td>
			<td>For aliquoting ART food</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>APC anti-human CD8 Antibody</td>
			<td>Biolegend</td>
			<td>344722</td>
			<td>For flow cytometry</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>BD LSRFortessa</td>
			<td>BD biosciences</td>
			<td></td>
			<td>For flow data collection</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CD34 microbeads</td>
			<td>Miltenyi Biotec</td>
			<td>130-046-702</td>
			<td>For NSG-BLT mice generation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Centrifuge tubes</td>
			<td>Falcon</td>
			<td>14-432-22</td>
			<td>For dissolving ART</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DietGel Boost</td>
			<td>ClearH2O</td>
			<td>72-04-5022</td>
			<td>For making ART food</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Elvitegravir</td>
			<td>Gilead</td>
			<td></td>
			<td>Gifted from Gilead</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Emtricitabine</td>
			<td>Gilead</td>
			<td></td>
			<td>Gifted from Gilead</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>FITC anti-human CD3 Antibody</td>
			<td>Biolegend</td>
			<td>317306</td>
			<td>For flow cytometry</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Flowjo software</td>
			<td>FlowJo</td>
			<td></td>
			<td>For flow cytometry data analysis</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HIV-1 forward primer: 5&#8242;-CAATGGCAGCAATTTCACCA-3&#8242;;</td>
			<td>IDT</td>
			<td>Customized</td>
			<td>For viral load RT-PCR</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HIV-1 probe: 5&#8242;-[6-FAM]CCCACCAACAGGCGGCCT 
			TAACTG [Tamra-Q]-3&#8242;;</td>
			<td>IDT</td>
			<td>Customized</td>
			<td>For viral load RT-PCR</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HIV-1 reverse primer: 5&#8242;-GAATGCCAAATTCCTGCTTGA-3&#8242;;</td>
			<td>IDT</td>
			<td>Customized</td>
			<td>For viral load RT-PCR</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Human fetal tissue</td>
			<td>Advanced Bioscience Resources, Inc</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mice, strain NOD.Cg-Prkdcscid Il2rgtm1Wjl/SzJ</td>
			<td>The Jackson Laboratory</td>
			<td>5557</td>
			<td>For constructing the humanized mice</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pacific Blue anti-human CD45</td>
			<td>Biolegend</td>
			<td>304022</td>
			<td>For flow cytometry</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PerCP anti-human CD4 Antibody</td>
			<td>Biolegend</td>
			<td>300528</td>
			<td>For flow cytometry</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>QIAamp Viral RNA Kits</td>
			<td>Qiagen</td>
			<td>&#160;52904</td>
			<td>For measuring viral load</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Raltegravir</td>
			<td>Merck</td>
			<td></td>
			<td>Gifted from Merck</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sterile cell scrapers</td>
			<td>Thermo Scientific</td>
			<td>179693</td>
			<td>For aliquoting ART food</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>TaqMan RNA-To-Ct 1-Step Kit</td>
			<td>Applied Biosystems</td>
			<td>4392653</td>
			<td>For plasma viral load detection</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tenofovir disoproxil fumarate</td>
			<td>Gilead</td>
			<td></td>
			<td>Gifted from Gilead</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Trimethoprim-Sulfamethoxazole</td>
			<td>Pharmaceutical Associates</td>
			<td>NDC 0121-0854-16</td>
			<td>For keeping ART food sterile. Each 5mL teaspoon contains 
			200 mg Sulfamethoxazole, USP 
			40 mg Trimethoprim, USP 
			NMT 0.5% Alcohol</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

oral combinational antiretroviral treatment in hiv-1 infected humanized mice

Die HIV-1-Pandemie breitet sich weltweit unvermindert weiter aus, und derzeit gibt es keinen Impfstoff gegen HIV. Obwohl die kombinierte antiretrovirale Therapie (cART) die Virusreplikation erfolgreich unterdrückt hat, kann sie das Reservoir von HIV-infizierten Personen nicht vollständig beseitigen. Eine sichere und wirksame Heilungsstrategie für HIV-Infektionen erfordert mehrgleisige Methoden, und daher sind die Fortschritte von Tiermodellen für HIV-1-Infektionen entscheidend für die Entwicklung der HIV-Heilungsforschung. Humanisierte Mäuse rekapitulieren Schlüsselmerkmale der HIV-1-Infektion. Das humanisierte Mausmodell kann mit HIV-1 infiziert werden und die virale Replikation kann mit cART-Therapien kontrolliert werden. Darüber hinaus führt die cART-Unterbrechung zu einem sofortigen viralen Rebound bei humanisierten Mäusen. Die Verabreichung von cART an das Tier kann jedoch unwirksam, schwierig oder toxisch sein, und viele klinisch relevante cART-Therapien können nicht optimal genutzt werden. Die Verabreichung von cART durch ein häufig verwendetes intensives tägliches Injektionsverfahren ist nicht nur potenziell unsicher für Forscher, sondern induziert auch Stress durch körperliche Zurückhaltung des Tieres. Die in diesem Artikel beschriebene neuartige orale cART-Methode zur Behandlung von HIV-1-infizierten humanisierten Mäusen führte zu einer Unterdrückung der Virämie unterhalb der Nachweisgrenze, einer erhöhten Rate der CD4+-Wiederherstellung und einer verbesserten allgemeinen Gesundheit bei HIV-1-infizierten humanisierten Mäusen.

Unter der Annahme, dass eine durchschnittliche Maus mit einem Gewicht von 25 g 4 g Nahrung pro Tag aufnimmt, entspricht die tägliche Arzneimitteldosis durch orale Einnahme 2,88 mg/kg TFV, 83 mg/kg FTC und 768 mg/kg RAL. Um zu testen, ob die optimierte Ernährung toxisch ist und die allgemeine Gesundheit im Vergleich zur täglichen Injektion von cART beeinflusst, wurde das Gewicht der Mäuse wöchentlich vor und während der cART durch orale oder subkutane Injektion überwacht. Es gab keine signifikanten Gewichtsuntersch...

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Oral Combinational Antiretroviral Treatment in HIV-1 Infected Humanized Mice

Dieses Protokoll beschreibt eine neuartige Methode zur Verabreichung oraler antiretroviraler Kombinationsmedikamente, die die HIV-1-RNA-Replikation in humanisierten Mäusen erfolgreich unterdrücken.

Orale kombinierte antiretrovirale Behandlung bei HIV-1-infizierten humanisierten Mäusen

The human immunodeficiency virus (HIV-1) pandemic continues to spread unabated worldwide, and currently, there is no vaccine available against HIV. ...

Dieses Protokoll beschreibt eine neuartige Methode zur Verabreichung oraler antiretroviraler Kombinationsmedikamente (ART), die die HIV-RNA-Replikation in humanisierten Mäusen erfolgreich unterdrückt. Die neuartige orale ART-Methode übertrifft frühere Verabreichungsversuche aufgrund ihrer Sicherheit, einfachen Zubereitung und Verabreichung und reduziertem Tierstress, der sich aus einer täglichen Injektion ergibt. Die vorgeschlagene orale Verabreichungsmethode zur Unterdrückung der HIV-RNA-Replikation in humanisierten Mäusen wird für präklinische Proof-of-Concept-Studien zur Entwicklung neuartiger Heilbehandlungen, die die Medikamentenabgabe bei chronisch HIV-infizierten Personen genau nachahmen, sehr wertvoll sein.Valerie Rezak, Laborleiterin und Technikerin aus unserem Labor, demonstriert das Verfahren. Beginnen Sie mit dem Wiegen einzelner Medikamente. Stellen Sie 10 Lebensmittelbecher mit cART unter Verwendung steriler Zellschaber her, um 250 Milligramm FTC, 375 Milligramm TDF und 500 Milligramm RAL oder ELV in einzelne, sterile 50-Milliliter-Zentrifugenröhrchen in einer Biosicherheitswerkbank abzuwiegen.Fügen Sie DMSO zum FTC- und TDF-Rohr hinzu, um eine Endkonzentration von 250 Milligramm pro Milliliter zu erhalten, und in das RAL- oder ELV-Rohr zu einer Endkonzentration von 500 Milligramm pro Milliliter. Mischen Sie die Arzneimittellösung durch Rühren und Pipettieren, bis eine klare Lösung erhalten wird. Sterilisieren Sie die Lösungen mit einem hydrophilen 0,22-Mikrometer-PVDF-Membranfilter mit einer sterilen Spritze.Einzelne Arzneimittellösungen können 12 Wochen bei minus 20 Grad Celsius gelagert werden. Frisch ein Aliquot jeder Arzneimittellösung vor Gebrauch bei 37 Grad Celsius auftauen, bis die Lösung klar wird. Mit einer Pipette gut mischen.Kombinieren Sie die in DMSO gelösten Medikamente und mischen Sie gut, um eine Mastermischung zu bilden, die einen Milliliter FTC, 1,5 Milliliter TDF und einen Milliliter ELV oder RAL enthält. Fügen Sie 350 Mikroliter cART Master-Mix-Lösung in eine Tasse hinzu, um einen Diät-Gel-Boost-cART-Becher zuzubereiten. Fügen Sie 0,75 Milliliter Trimethoprimsulfamethoxasol in die Tasse hinzu.Rühren Sie gründlich mit einem Milliliter sterilen Pipettenspitzen um. Aliquoten Sie den Lebensmittelbecher mit cART mit einer Pipettenspitze auf eine 60-Millimeter-Petrischale. Berechnen Sie die Menge an cART im Futterbecher, indem Sie das Futter für jeden Käfig entsprechend der Anzahl der Mäuse wiegen.Entfernen Sie normales Chow aus dem Käfig und ersetzen Sie es durch einen Futterbecher, der cART enthält. Erfrischen Sie das cART-Essen dreimal pro Woche. Wiegen Sie gebrauchte Becher, um die Aufnahme zu überwachen.Dann wiegen Sie die Mäuse wöchentlich, um den Verzehr zu bestätigen. Nach vier Wochen HIV-1-Infektion wurden die Mäuse für weitere 7,5 Wochen behandelt, entweder mit FTC/TDF/RAL-Regime durch subkutane Injektion oder durch orale Verabreichung von FTC/TDF/RAL oder FTC/TDF/ELV. Das Gewicht der Maus nahm während der täglichen subkutanen cART-Injektion kontinuierlich ab.Im Gegensatz dazu stellte das Diätgel das Mausgewicht nach fünf Wochen oraler cART-Verabreichung wieder auf das Niveau vor der ART-Initiation zurück. Darüber hinaus wurden keine signifikanten Gewichtsveränderungen zwischen RAL- oder ELV-Gruppen beobachtet. Innerhalb von vier Wochen unterdrückten die Nahrungsmittel FTC/TDF/ELV und RAL / ART die Virusreplikation um 100% bzw. 80%.70% der Mäuse, die eine subkutane Injektion erhielten, erreichten nach vierwöchiger Behandlung nicht nachweisbare Werte. Die Ergebnisse bestätigten, dass die orale Verabreichung die Virusreplikation schneller und effizienter unterdrückte als subkutane Injektionen. Darüber hinaus verhinderte die cART-Diät den weiteren Rückgang des CD4-zu-CD8-Verhältnisses im peripheren Blut früher als tägliche Injektionen.Es ist wichtig, die Sterilität aller am Protokoll beteiligten Materialien während des gesamten Prozesses aufrechtzuerhalten und ein mehrfaches Einfrieren und Auftauen der cART-Stammlösung zu vermeiden.

Research

JoVE Journal

Immunology and Infection

Genotypic Inference of HIV-1 Tropism Using Population-based Sequencing of V3

Genotypische Inference von HIV-1 Tropismus mit Populations-basierte Sequenzierung von V3

Background: Prior to receiving a drug from CCR5-antagonist class in HIV therapy, a patient must undergo an HIV tropism test to confirm that his or her ...

Forschung

Immunologie und Infektion

Preparation and Use of HIV-1 Infected Primary CD4+ T-Cells as Target Cells in Natural Killer Cell Cytotoxic Assays

Herstellung und Verwendung von HIV-1 infizierten primären CD4 + T-Zellen als Zielzellen in der natürlichen Killerzellen Zytotoxische Assays

 Natural killer (NK) cells are a vital component of the innate immune response to virus-infected cells. It is important to understand the ability of NK ...

Amplifying and Quantifying HIV-1 RNA in HIV Infected Individuals with Viral Loads Below the Limit of Detection by Standard Clinical Assays

Verstärkung und Quantifizierung von HIV-1 RNA in HIV-infizierten Personen mit Viruslast unter der Nachweisgrenze von Standard Clinical Assays

Amplifying viral genes and quantifying HIV-1 RNA in HIV-1 infected individuals with viral loads below the limit of detection by standard assays (below ...

In vitro Uncoating of HIV-1 Cores

In vitro Uncoating of HIV-1 Cores

In vitro Uncoating von HIV-1-Kerne

The genome of the retroviruses is encased in a capsid surrounded by a lipid envelope. For lentiviruses, such as HIV-1, the conical capsid shell is ...

Imaging of HIV-1 Envelope-induced Virological Synapse and Signaling on Synthetic Lipid Bilayers

Imaging von HIV-1 Envelope-induzierte virologische Synapse und Signalisierung auf Synthetic Lipiddoppelschichten

Human immunodeficiency virus type 1 (HIV-1) infection occurs most efficiently via cell to cell transmission2,10,11. This cell to cell transfer between ...

New Tools to Expand Regulatory T Cells from HIV-1-infected Individuals

Neue Tools erweitern regulatorischen T-Zellen von HIV-1-infizierten Personen

CD4+ Regulatory T cells (Tregs) are potent immune modulators and serve an important function in human immune homeostasis. Depletion of Tregs has led to ...

Assessing the Innate Sensing of HIV-1 Infected CD4+ T Cells by Plasmacytoid Dendritic Cells Using an Ex vivo Co-culture System.

Assessing the Innate Sensing of HIV-1 Infected CD4+ T Cells by Plasmacytoid Dendritic Cells Using an Ex vivo Co-culture System.

Beurteilung der Innate Sensing von HIV-1-infizierten CD4<sup&gt; +</sup&gt; T-Zellen durch Plasmazytoide Dendritische Zellen unter Verwendung eines<em&gt; Ex-vivo-</em&gt; Co-Kultursystem.

HIV-1 innate sensing requires direct contact of infected CD4+ T cells with plasmacytoid dendritic cells (pDCs). In order to study this process, the ...

Conformational Evaluation of HIV-1 Trimeric Envelope Glycoproteins Using a Cell-based ELISA Assay

Konformationsänderungen Auswertung der HIV-1-Trimeric Hüllglycoproteine ​​mit eine Handy-basierte ELISA-Test

HIV-1 envelope glycoproteins (Env) mediate viral entry into target cells and are essential to the infectious cycle. Understanding how those glycoproteins ...

Isolation of Exosomes from the Plasma of HIV-1 Positive Individuals

Isolierung der Exosomen aus dem Plasma von HIV-1-positiven Individuen

Exosomes are small vesicles ranging in size from 30 nm to 100 nm that are released both constitutively and upon stimulation from a variety of cell types. ...