Curación del VIH:

¿Es posible?

Dr. Roberto C. Arduino

Profesor de Medicine

The University of Texas-Houston

Davey R T et al. PNAS 1999;96:15109-15114

Rebote del VIH-1 luego de suspender el Tratamiento ARV

Viremia residual en pacientes

recibiendo HAART

Semana

48 60 72 84 96 108 120

2.5

2.0

1.5

1.0

0.5

0.0

-0.5

AR

N V

IH-1

pr

Sin

gle

Co

py A

ss

ay

(lo

g10

co

pia

s/m

L)

ARN VIH-1 por SCA

ARN VIH-1 < límite de detección (por SCA)

Maldarelli F, et al. PLoS Pathogens 2007;3:e46.

Barreras para lograr la curación

• Viremia residual

– 3-5 copias/mL en 80% de pacientes con CV

“no detectable”

• Persistencia de células latentes de

larga vida

– ADN VIH integrado al genoma (provirus)

• Reservorios anatómicos o

compartimientos celulares (santuarios)

– cerebro, tracto genital y tracto gastrointestinal

Estrategias para la cura del VIH

Cura por Esterilización Cura Funcional

Modelo infectológico Modelo oncológico

Cura Remisión

Eliminación de todas las células

infectadas con VIH de todos los

compartimientos y santuarios

Buen estado de salud a largo plazo

sin TARV

No viremia detectable (<1 copia/mL) Viremia de bajos niveles (<50

copias/mL)

“Paciente Berlín” “Elite controlers”

Estrategias para la erradicación del VIH

Modificado de Sharon Lewin and Christine Rouzioux. HIV cure and eradication. AIDS 2011;25:885-897.

Racional Estrategia Mecanismo de acción Resultados

Reducir la

replicación viral

Intensificación

No efecto en el ADN

proviral o CV residual;

evidencia de replicación

viral residual

Tratamiento temprano

de la infección aguda

Reducción del ADN y

ARN asociados a células

Elimar las células

infectadas

Activar la replicación

viral

Activadores de la

transcripción: IL-7; HDACis;

inhib. metilación del ADN

Blips; ácido valproico no

activo en vivo, SAHA

(vorinostat); decitabina

Estimular el sistema

inmune Vacunas terapeúticas

VIH específica citotóxica o

mediada por anticuerpos

Algún enfecto en

macacos con SIV

Hacer células

resistentes al VIH

Transplante Donantes con deleción

CCR5 δ32

No dectección del VIH

desde febrero 2007

Terapia genética

Zinc finger nuclease para

reducir expresión de CCR5

Engrafment exitoso en

humanos

Terapia ARN para reducir

expresión de CCR5 o VIH

Transferencia de genes

exitosa en humanos

La intensificación del tratamiento antirretroviral

no reduce la viremia residual del VIH

Dinoso JB et al. Proc Natl Acad Sci USA. 2009 June 9;106(23):9403–9408.

ATV/r = JHH-3, JHH-5, JHH-6, JHH-7 and JHH-9

EFV = NIH-1 and NIH-2

LPV/r = NIH-4 and NIH-5

Intensificación

AR

N V

IH-1

(co

pia

s/m

L)

No reducción de la viremia residual luego de la

intensificación del tratamiento ARV con Raltegravir

• Estudio para determinar si la

intensificación con raltegravir reduce

la viremia residual

– Intensificación del ART con RAL por 30 días

en 5 pacientes con CV <50 copias/mL por

>12 meses

– CV medida con “single copy HIV RNA

assay” con sensibilidad <1 copia/mL

– CV medida semanalmente antes, durante y

después de la intensificación

• Resultados: No disminución del la CV

• Conclusión: la viremia residual

probablemente se origina de una

población celular de larga vida más

que de células que se replican

activamente

HIV ARN antes, durante y después de la Intensificación

Antes durante después

Intensificación

0.04 l 0.14

0.04

2

1

0

-1

P=0.69 P=0.38

HIV

-1 A

RN

(lo

g10 c

opia

s/m

L)

Jones J, et al. 16th CROI; Montreal, Canada; February 8-11, 2009. Abst. 423b.

Marcadores de las distintas formas de VIH en células infectadas

Lewin & Rouzioux, AIDS 2011

Infección Latente Infección Productiva

ARN externo

ADN VIH

Círculos 2-LTR

ADN integrado (provirus)

Unidades infectivas (IUPM)

ARN asociado de la célula

US ARN y MS ARN

ARN VIH (SCA)

Tratamiento ARV intensificado:

No disminuyeron los reservorios latentes

• Tratamiento con Enfuvirtida + TDF/FTC + SQV/r por 96 semanas para determinar el impacto sobre los reservorios latentes (N=19)

• 9 continuaron el régimen por 48 sem

– 4 con pequeña caída y 5 con pequeño aumento en el número de células infectadas latentes.

• No evidencia de disminución de las células infectadas latentes (95% IC vida media: 11 meses a infinito)

• Estrategia de inducción multi-target

no parece ser efectiva para

disminuir los reservorios latentes.

Necesita ser reevaluada

0 1 2

10,000

100

1

0.01

0.0001

Tiempo con ARV con ENF (años)

With mean decay slope and 95% CIs from

Siliciano J et al, Nat Med (2003) 9:727-8

Cé

lula

s la

ten

tes

in

fec

tad

as

(IU

PM

)

Gandhi R, et al. 16th CROI; Montreal, Canada; February 8-11, 2009. Abst. 424.

Raltegravir

Provirus

cADN linear

Círculos

1-TLR o 2-LTR

Efecto del raltegravir sobre el

ADN circular

Buzón MJ et al., Nature Medicine 2010;16 (4):460-465.

cADN linear

Provirus

Efecto del raltegravir en los parámetros inmunológicos y

virológicos en pacientes sin viremia VIH detectable

Buzón MJ et al., Nature Medicine 2010;16 (4):460-465.

• 69 pacientes en TARV combinado y con CV <50 copias/mL por >1 año

• Randomizados a intensificar con RAL (n=45), o continuar ART (n = 24) por 48 semanas

• Aumento significativo y transitorio (p = 0,0391) del DNA VIH-1 episomal a la semana 2 y

4, pero con retorno al nivel basal a la semana 24

• No cambios en la viremia residual (mediana CV basal y semana 24: 0,5 y 0,4 copias/mL)

Procesamiento y maduración del

ARN mensajero

BioCoach Activity website.

Cambios en los niveles de HIV ARN “unspliced” en

pacientes en TARV intensificado con raltegravir

• 7 adultos en tratamiento ARV

con CV <40 copias/mL por 6,7

años

• Intensificación durante 12

semanas con RAL sólo o

combinado con EFV o DRV

• Biopsia de duodeno, íleo, colon,

y recto

• CV plasmática, ADN y ARN en

PBMC y tracto entérico, CD4 y

marcadores de activación

• 5 pacientes usARN en IT

• Tendencia a CD4 en íleo y

activación en íleo y PBMC

(células CD8)

Yukl SA, et al. AIDS 2010;24:2451-2461.

¿Cómo se establecen los

reservorios tisulares?

Célula CD4

activada Contracción

Suha Saleh, Blood, 2007; Una O’Doherty, J Virol 2009

Modificado de Nicolas Chomont. Professional development workshop, July 21, 2010. Vienna

Célula CD4

en reposo

• A nivel anatómico: sitios potenciales donde puede

esconderse y los antirretrovirales tienen baja

penetración

• Cerebro

• Gónadas

• Nódulos linfáticos

• Sangre periférica

• Intestino

• Médula ósea

• A nivel celular: un pequeño pool de

contienen ADN proviral integrado en el

genoma del huésped. La frecuencia de

este reservorio es muy pequeño (menos

de 1 célula en 1 millón)

¿Dónde persiste durante el TARV?

Modificado de Nicolas Chomont. Professional development workshop, July 21, 2010. Vienna

cerebro

intestino

sangre

perférica

nódulos

linfáticos

médula

ósea

Adaptado de A. Fauci

Tres mecanismos inmplicados en la

persistencia del VIH durante el TARV

• Persistencia de la replicación viral: a bajos niveles repoblación del pool de células

infectadas (particularmente en santuarios anatómicos como SNC, gónadas e intestino)

Replicación viral

Sobrevida de células T

•Sobrevida de células T (TCM): Reservorio celular T memoria que mantienen la

memoria por décadas, por ejemplo, las vacunas

Proliferación homeostática

•Proliferación homeostática (TTM): Reservorio celular, como las otras células T de

memoria, se divide muy lentamente para mantener la memoria del sistema inmune

Modificado de Nicolas Chomont. Professional development workshop, July 21, 2010. Vienna

¿Cómo persiste el VIH durante el

tratamiento antirretroviral?

10

100

1000

10000

100000

ADN Total VIH

Círculos 2-LTR

HAART

Carga viral

Semanas

OFF

3.107

-1

OFF

1.105

-1

OFF

3.104

-1

OFF

5.105

-0.5

ON

<50

+90

ON

<50

+22

ON

<50

+52

ON

<50

+3

ON

<50

+14

ON

<50

+71

ON

<50

+11

ON

<50

+24

Durante HAART, el VIH persiste como provirus integrado

ADN Proviral HIV

Nicolas Chomont et al. Nat Med. 2009;15:893-900.

Diferenciación de las células T CD4, infección

por VIH y establecimiento de la latencia

TN

asdf

TCM

TTM

TEM

TTD

T no efectora

(Th0)

T efectora

(Th1,2,17 Treg)

CD45RA

CCR7

CD27

CD45RO

CCR7

CD27

CCR5

CD45RA

CD45RO

CCR5

CD45RO

CCR5

?

?

Adaptado de Eric M. Verdin. GIVI. UCSF.

CD45RO

CD27

CCR5

¿Dónde y en qué células persiste

el VIH?

Contr

ibution t

o t

he p

ool of

HIV

infe

cte

d c

ells

Las células T CD4+ T constituyen mas del 95% de los reservorios del VIH

Estrategia NO exhaustiva: NK, DC…?

CD4+ CD8+ DN Monocytes

0

25

50

75

100

Nicolas Chomont et al. Nat Med. 2009;15:893-900.

¿En cuáles subgrupos de células

T se hospeda el VIH?

0

20

40

60

80

100

TN TTD TCM

CD45RA CCR7 CD27

+ + +

+ - -

- + +

TTM TEM

- - +

- - -

Contr

ibució

n (

%)

al ta

mañ

o d

el re

serv

orio V

IH

Nicolas Chomont et al. Nat Med. 2009;15:893-900.

Factores que determinan el

tamaño de los reservorios

1

10

100

1000

10000

Duración de la exposición al VIH

> 1 año < 1 año

AD

N V

IH In

teg

rad

o c

op

ias

po

r 1

06 c

élu

las T

CD

4 p < 0.0001

Relación CD4/CD8

> 1 < 1

p < 0.0001

1

10

100

1000

10000

0 2 4

1

10

100

1000

10000

= 0.44

p = 0.01

La duración de la exposición al VIH, relación CD4/CD8 y expresión

de niveles de Ki67 predicen el tamaño de los reservorios del VIH

AD

N V

IH In

teg

rad

o c

op

ias

por

10

6 c

élu

las T

CD

4

AD

N V

IH In

teg

rad

o c

op

ias

po

r 1

06 c

élu

las T

CD

4

Nicolas Chomont et al. Nat Med. 2009;15:893-900.

% células T CD4 Ki67+

D. Richman et al., Science 323, 1304 -1307 (2009)

Eliminación de los reservorios latentes en pacientes con supresión viral completa

Eliminación de los reservorios latentes

induciendo la producción viral

• Activadores de la transcripción (Jak/Stat pathway) – IL-7 (Estudio Clínico ERAMUNE)

• Activadores del NF-kB – Prostratin, PMA, TNF

• Inhibidores de las histona deacetilasas (HDACi) – Clase I selectivos: Vorinostat (SAHA) – linfoma cutáneo células T

– No selectivos: Tricostatin A (TSA), acido valproico (VPA)

• Moduladores Akt y HEXIM-1 – Hexametil bisacetamida (HMBA)

• Inhibidores de la metilación del ADN – Decitabina (5-aza-deoxicitadina) - TTO síndrome mielodisplásico

– Inhibidores de la histona metiltransfera (HMT inhibitors) • Chaetocin: targets su(var)3-9 (metilatos H3-K9)

• ¿Estrategias combinadas?

Remodelación de la cromatina

Factores de

transcripción

Nuclesoma

deacetilado “cerrado”

Nuclesoma

acetilado “abierto”

transcripción

transcripción

Histona acetil

Transferasas

(HATs)

Histona

deacetilasas

(HDAs)

provirus

provirus

Lehrman G et al. The Lancet 2005;366:549-555.

Médicamente y

HAART

estables

VL < 50 copias

(> 12 meses)

Leucoforesis

Adición de

enfuvirtida

Leucoforesis

4-6

Sem

Adición de

Ac. valproico 12

Sem

Acido valproico Efecto de la intensificación de HAART y ácido valproico sobre la

frecuencia de células CD4 en reposo infectadas con VIH

Paciente 1 Paciente 3

Paciente 2 Paciente 4

T½=44 meses

T½=10 meses

T½=44 meses

T½=10 meses

T½=44 meses

T½=10 meses

T½=44 meses

T½=10 meses

Tiempo de tratamiento en el protocolo (meses)

Célu

las C

D4 e

n r

eposo (

IUP

B)

Célu

las C

D4 e

n r

eposo (

IUP

B)

49

35

250

81

57

<9

136

31

El ácido valproico sin TARV de intensificación tiene

impacto limitado en las células CD4 en reposo

* non-consecutive episodes of viremia >50 copies during study

† 6 to 10 determinations from screening visit to week 24 end-of-study visit

§ Only two assays evaluable in patient 10 and three in patient 11

1-copy assay  Patient

ART IUPB

ART and VPA IUPB

>50% depletion IUPB on VPA range media n

1 2 3 4

187 52 70

183

90 22 22 3

Yes Yes Yes Yes

<1 - 1 <1 - 3 <1 - 5 n.d.

<1 1 2

n.d.

5 6 7 8 9 10 11

112 54

531 17951 4890 696 57

120 75

625 9438 3300 1253

83

No No No

No* No* No No

n.d. <1 - 1 1 - 7

8 - 77 24 - 87

<1¤ <1 Š 1¤

--- <1 3

25 37 --- ---

Infected resting CD4+ T cells per billion

Archin N et al. AIDS 2008 Jun 19;22(10):1131-5

Stability of the Latent Reservoir for HIV-1 in Patients Receiving

Valproic Acid. Siliciano et al. J Infectious Diseases 2007;195:833.

Prolonged valproic acid treatment does not reduce the size of latent HIV reservoir. Sagot-Lerolle, N. et al. AIDS 2008;22:1125-1129.

Unión

Co-receptor

CCR5/CXCR4

gp41

gp120

V3 loop

Unión al

CD4

CD4

Unión y fusión del VIH:

sitios de inhibición

Fusión del

Virus y la célula

Membrana celular

Trasplante alogénico de médula ósea

Hütter Gero et al. N Engl J Med 2009;360:692-8.

AR

N V

IH-1

(co

pia

s/m

L)

-227 -206 -85 -4 +61 +108 +159 +332 +391 +416 +548

HAART HAART

Terapia genética basada en células

madre hematopoyéticas

5’TLR 3’LTR

Factor anti-VIH

1. Clonar y caracterizar

el factor anti-VIH 2. Sintetizar el vector

en el lentivirus

4. Traducción de las

células CD34+

5. Reinfusión de las células CD34+

6. Expansión y selección in vivo

de células con el anti-VIH

7a. Protección del VIH

7b. Terapia celular inmune del VIH

Kitchen SG et al, Virology 2011;411:260-272.

3. Movilización, aféresis y

purificación de células CD34+

Zinc fingers (ZFNs) Endonucleasas

DSB: double-strand break

Terapia genética Zinc Fingers

Ando D, et al. 51st ICAAC; Chicago, IL; September 17-20, 2011. Abst. H2-794a.

δ32

CCR5 ZFN modification

Site 145 CCR5

Estudio SB-728-T:

Terapia con “Zinc Fingers Gene”

• Fase 1, abierto, dosis única en 6 pacientes VIH+ en TARV

con CV no detectable y CD4 >450 células/mm3

• 4 Semanas luego de la infusión de 10 billones células con

el vector adenoviral, interrupción del TARV semana 12

• Número de células CD4+ con receptor CCR5 alterado

estimado mediante nested PCR

– 0,8% a 6,9% de los CD4 periféricos a sem 28 (mediana: 2,9%)

• ARN VIH disminuyó de los niveles picos unos 0,8 a 2,0

log10 copias en 3/6 pacientes

– Un paciente heterocigoto para la deleción δ-32 tuvo una CV <50

copias sin TARV

Ando D, et al. 51st ICAAC; Chicago, IL; September 17-20, 2011. Abst. H2-794a.

Interrupción del TARV luego de la infusión de

células CD4+ con CCR5 genéticamente

modificadas con ZFN

Days

Change in CD4+ Count in Peripheral Blood

Treatment Interruption

0 30 60 90 120 270240210180150

-1000-500

0500

100015002000250030003500

Ch

an

ge (

ce

lls

/mm

3) Subjects

201203204

205251253Median

HIV RNA Level

Days

0 14 42 70 84 98

106

HIV

-1 R

NA

(co

pie

s/m

L)

105

104

103

102

101

28 56 112 126 140 154 168 182

Treatment Interruption Subjects

201203204

205251253

Ando D, et al. 51st ICAAC; Chicago, IL; September 17-20, 2011. Abst. H2-794a.

Control de la viremia significativamente

correlaciona con la modificación bialélica del CCR5

• Resultados sugieren que la disrupción genética del CCR5 mediada con ZFN puede ser una medida para controlar la viremia sin TARV

* Δ 32 Heterocigoto

0

1

2

3

4

5

6

0 5 10 15 20 25

Log

Vir

al L

oa

d a

t E

nd

of

Tre

atm

en

t In

terr

up

tio

n (C

op

ies/

mL)

Estimated Biallelic CCR5 Modified T-Cells During Treatment Interruption (% of CD4 Cells)

201

203

204

205*

251*

253

Subjects

Modificación

bialélica de CCR5

(% CD4 Células)

Ca

rga

vira

l

R P Value

Final de IT -0.59 0.0001

AUC durante IT -0.37 0.0373

Reduction from

Peak -0.32 0.0694

Ando D, et al. 51st ICAAC; Chicago, IL; September 17-20, 2011. Abst. H2-794a.

Conclusiones

• El VIH-1 persiste principalmente en las células CD4

•TCM de larga vida

•TTM de proliferación lenta

• El reservorio del VIH es estable en el tiempo con una vida media

prolongada

• El tratamiento temprano del VIH reduce el tamaño del los reservorios

• La intensificación del tratamiento ARV no tiene efecto sobre la viremia

residual

• La viremia residual no parece originarse de ciclos de replicaciones viral a

pesar que existe replicación viral en algunos pacientes

• Intervenciones combinadas podrían ser la mejor manera de llegar a la

erradicación

• Generar CD4 resistentes a la infección por VIH

• Atacar los reservorios tisulares

• Mientras tanto: Prevención de la infección por VIH!