Edição do HIV Latente com CRISPR

Cientistas buscam maneiras de usar uma poderosa ferramenta de edição de gene para extirpar o vírus HIV latente

Por Jim Fessenden e Bryan Goodchild
Comunicações UMass Medical School
13 abril de 2015

O vírus que causa a AIDS é um retrovírus eficiente e astuto. Uma vez que o HIV insere o seu ADN no genoma das suas células hospedeiras, que tem um longo período de incubação, podem permanecer dormentes e escondidos por anos. E enquanto os médicos podem misturar um cocktail de uma variedade de medicamentos anti-retrovirais para mantê-lo sob controle, o vírus pode reativar se o tratamento for interrompido.

Em uma tentativa de tornar o HIV latente completamente inofensivo, os pesquisadores da UMass  Medical School estão usando CRISPR / Cas9, uma poderosa ferramenta de edição de gene, para desenvolver uma nova tecnologia que potencialmente podem cortar o DNA do vírus latente de uma célula infectada.

"No nível mais simples, estamos empregando um par muito preciso de uma tesoura para entrar e recortar todo, ou parte, do genoma do HIV e recolocar as extremidades cortadas do genoma humano", disse o diretor co-investigador Scot Wolfe, PhD, professor associado de molecular, celular e biologia do câncer. "Se pudéssemos fazer isso, a esperança é que este seria um passo no caminho para a obtenção de uma cura funcional para HIV."

CRISPR é um componente do sistema imunitário encontrada em bactérias normais. Em seu estado natural, que protege as bactérias da invasão viral. Desde a sua descoberta, os pesquisadores vêm buscando maneiras de programar esse sistema de forma rápida e seletivamente editar seqüências genéticas específicas para o estudo.

Apesar de toda a sua versatilidade, aplicações para o sistema CRISPR permanecem confinados ao laboratório. Apesar dos avanços recentes que mostram que CRISPR / Cas9 pode editar o HIV de uma célula infectada em cultura, esta técnica continua a ser demasiado imprecisa para ser utilizada clinicamente devido à sua tendência para cortar em regiões aleatórias do genoma, que produzem efeitos deletérios, fora do alvo.

Para melhorar a fidelidade e precisão do Cas9 sistema de edição gene CRISPR para este projeto, Dr. Wolfe propôs fundindí-la com um domínio adicional que melhora a sua especificidade. Isto iria permitir que o sistema CRISPR editasse apenas o ADN do HIV, sem a possibilidade de cortes dispersos no genoma humano.

O outro obstáculo ao uso de CRISPR / Cas9 contra o HIV é que, enquanto os pesquisadores têm algumas noções de onde o vírus pode estar se escondendo, eles ainda não sabem como encontrar o vírus em células infectadas de forma latente.

"As células que estão infectadas com o HIV são portadores permanentes do genoma viral. Eles são uma espécie de bomba-relógio que pode ser reativada a qualquer momento, se um paciente deixa de tomar o seu tratamento anti-retroviral ", disse o chefe da co-investigador Jeremy Luban, MD, o Professor David J. Freelander em AIDS Research e professor de medicina molecular. "A fim de atacar o vírus em estado latente, nós realmente precisamos entender onde o vírus vivem e o que ele precisa para sobreviver."

Dr. Rong e Wolfe vão usar uma combinação de tecnologias inovadoras para descrever o modelo de ADN de HIV integrado no genoma das células do reservatório, também conhecidos como pró-vírus. Caracterizando a paisagem genômica destas células latentes infectadas permitirá aos pesquisadores identificar seqüências genéticas vulneráveis ​​e acessíveis que podem ser potencialmente cortadas do vírus HIV para torná-lo permanentemente inativo.

"Muitos cientistas estão à procura de ferramentas que irão ativar o vírus, por isso ele vai ser visível para o sistema imune ou drogas. Nós escolhemos uma abordagem diferente que parece isolar e extirpar o pró-vírus diretamente de células em repouso ", disse Luban.

Com um modelo de genoma das células infectadas de forma latente, Wolfe espera usar sua ferramenta de edição gene precisa para extirpar o vírus latente das células. Uma parte deste projecto consiste em avaliar se a precisão do sistema melhorou o suficiente para permitir a remoção seleccionada do genoma do HIV em modelos de ratinho humanizados e as células de pacientes infectados sem causar danos colaterais para o genoma humano.

"A premissa subjacente a este projeto que Scot tem empurrado para a frente usando novas tecnologias que ele desenvolveu, é a de engenheirar geneticamente um sistema que pode potencialmente remover o genoma do HIV de células infectadas", disse Luban. "A esperança é que se pode desenvolver as ferramentas necessárias para entregar estes agentes às células do sistema imunitário humano e, na verdade, eliminar o vírus de onde é escondido."

Juntando Luban e Wolfe sobre a cinco anos, 4,6 milhão dólares Instituto Nacional de Alergia e Doenças Infecciosas projeto financiado são Dale Greiner, PhD, o Dr. Eileen L. Berman e Stanley I. Berman Chair Foundation em Investigação Biomédica e professor de medicina molecular; Oliver J. Rando, MD, PhD, professor de bioquímica e farmacologia molecular; Job Dekker, PhD, professor de bioquímica e farmacologia molecular; e Manuel Garber, PhD, professor associado de medicina molecular. Cada um vai emprestar os seus conhecimentos no desenvolvimento de modelos humanizados do mouse; estrutura da cromatina mapeamento; modelagem organização cromossomo 3D; e biologia computacional. Além disso, Katherine Luzuriaga, MD, professor de medicina molecular, pediatria e medicina, e Thomas C Greenough, MD, professor assistente de medicina, irá fornecer a experiência clínica sobre o projeto.

"Nós montamos uma equipe de pesquisadores aqui na UMass Medical School, com o objetivo de melhor entender a intrincada estrutura do vírus HIV latente quando integrada em células do sistema imunológico, porque acreditamos que nos permitirá direcionar melhor CRISPR para a edição de genes, "Wolfe explicou.

Segue o link:
http://www.umassmed.edu/news/news-archives/2015/04/editing-hiv-out-of-our-genome-with-crispr/