Verso una cura per tutti:come potremmo riuscirci

Perche' e' cosi' difficile: anche sotto le intensive cure attuali, un silenzioso "reservoir" di un tipo di cellule chiamate "cellule di memoria"rimane infettato con HIV. Queste sono come cellule dormienti in una organizzazione di resistenza -il loro lavoro e' balzare in azione quando una specifica infezione, che hanno precedentemente riconosciuto, torna a presentarsi. In altre condizioni mediche, i vaccini lavorano ingannando le cellule a riconoscere un'infezione senza che ci sia stata. Il problema e' che quando le cellule di memoria infettate dall'HIV entrano in azione, esse cominciano a buttar fuori HIV.
Possiamo stanare le cellule di memoria infettate dall'HIV attivandole e poi uccidendole: ma l'esplosione di HIV che producono in questo processo fa si' che piu' cellule CD4 siano infettate.
Il Dr Gero Hutter, ha aggirato questo problema distruggendo le cellule CD4 di Brown e reintroducendone altre, attraverso un trapianto di midollo osseo, da un donatore naturalmente resistente all'HIV (che non possedeva il co-recettore CCR5 su cui si attacca l'HIV). Tuttavia, un trapianto di midollo osseo , pur essendo il trattamento standard di seconda linea per la leucemia e' di gran lunga troppo tossico- e costoso- per un uso generale e aveva quasi ucciso Brown.
E' tuttavia una prova che la cura e' possibile. I piu' promettenti approcci verso una cura per tutti e' fare almeno una delle due cose che ha fatto il Dr.Hutter, ma in un modo molto piu' sottile.

Riprogettare le cellule CD4
Un approccio potrebbe essere prendere le cellule del midollo osseo dal corpo del proprio paziente,e per mezzo di enzimi e strumenti genetici, riprogettarle perche' diventino CCR5 negative, quindi proteggendole da un'ulteriore infezione HIV. Vengono poi reintrodotte nel corpo del paziente, in un cosiddetto trapianto "autologo" cioe' autodonato.

La speranza e' che le cellule CCR5 negative comincino lentamente a prendere il posto delle cellule CCR5 positive e l'HIV lentamente muoia privato delle cellule di cui ha bisogno per riprodursi.

Anche le persone in terapia antiretrovirale efficace mantengono una carica virale che si aggira sulle tre copie/ml e questo sembra contribuire a mantenere il sistema immunitario in un permanente alto stato di attivazione che non nelle persone sieronegative. Questa attivazione uccide alcune delle cellule infettate dall'HIV ma ne infetta altre mantenendo il reservoir rifornito.Se tuttavia, una popolazione di cellule a prova di infezione e' stata introdotta, predominerebbero perche' ci sarebbero meno cellule da infettare nel tempo.

Questo approccio e' stato attualmente sperimentato con successo , in topi geneticamente modificati per essere suscettibili all'HIV. La ricercatrice Paula Cannon e la sua squadra dell'Universita' della California del sud ha usato un farmaco chiamato SB728, cosiddetto enzima nucleasi zinc finger, per tagliar fuori il CCR5 da cellule CD4 mature e reintrodurle nel sangue. Hanno poi infettato questi topi e un gruppo di controllo con HIV. I topi di controllo hanno perso le loro cellule CD4 e sviluppato AIDS in un periodo da 8 a 12 settimane ma i topi a cui erano state date cellule con CCR5 negativi hanno mantenuto conteggi normali di CD4 e cariche virali non rilevabili.

Molti scienziati sono scettici sul fatto che il reservoir di cellule infette da HIV possa essere rimpiazzato da cellule a prova di HIV. Le cellule CCR5 nei topi della Cannon non erano state in alcun modo eliminate specialmente le cellule progenitrici nel midollo osseo.
Stebven Deeks, un preminente ricercatore dell'Universita' di California, San Francisco, dice:" Hanno fatto il trapianto prima e dopo c'e' stata l'infezione" . Non funzionerebbe in gente gia' infettata, dove esiste un reservoir stabilito di cellule infette.
Anche se funzionasse, ci vorrebbe molto tempo perche' una popolazione cellulare ne rimpiazzasse un'altra: "Nei topi avviene in mesi, nella gente potrebbero essere necessari anni"ha detto Deeks.

Cio' nonostante Cannon e il suo collega John Zaia stanno ora conducendo la fase 1 del trial su pazienti con linfoma, usando trapianti di midollo osseo di pazienti con cellule progenitrici geneticamente costruite per cercare di assicurare la crescita di una popolazione di cellule CCR5 negative.

Eliminare le cellule infettate
Alternativamente, un approccio potrebbe essere concentrarsi di piu' sull'immuno-distruzione parte della terapia di Timothy Brown invece che sull'eliminazione del pezzo CCR5. L'idea non sarebbe eliminare crudelmente tutte le cellule che potrebbero essere infettate dall'HIV. Invece potremmo:
Epurare Questa strategia implica indurre le cellule dei reservoir ad uscire dai reservoir usando farmaci che "accendono" i reservoir delle cellule cosi' che diventino attivate e percio' rilevabili, mentre i pazienti vengono mantenuti con antiretrovirali, in modo che le cellule attivate non diffondano nuova infezione. Le cellule infette attivate si distruggerebbero , e l'idea e' che ripetuti cicli di attivazione svuoterebbero il reservoir oltre il punto in cui si potrebbe rifornire di HIV- una strategia chiamata "purge" (epurazione).

Gli esperiimenti sono stati fatti piu' di cinque anni fa usando il farmaco acido valproico (Depakote). Questo e' un membro della classe di farmaci chiamati HDAC inibitori, che allentano i freni genetici delle cellule a riposo. In uno studio, tre su quattro soggetti a cui era stato dato l'acido valproico avevano ottenuto un 70% di riduzione del numero di cellule infette di HIV nel reservoir. Sembra, tuttavia, che questa riduzione sia stata solo temporanea: due studi piu' ampi nel 2008 hanno dimostrato nessuna riduzione a lungo termine nel numero di cellule infette nel reservoir di altri pazienti.

Questo potrebbe essere perche' l'acido valproico non e' sufficientemente forte. Sono in progetto trials con un inibitore HDAC piu' forte chiamato vorinostat (Zolinza), un farmaco anticanceroso gia' usato per altri tipi di linfoma e che sta per essere sperimentato per il cancro anale. "Vorinostat e' un farmaco tremendamente potente " dice Deeks.

Se gli inibitori HDAC non lavorassero, c'e´una seconda famiglia di farmaci chiamati inibitori HMT, alcuni di essi gia' in uso come farmaci tumorali, che risvegliano le cellule latentemente infette in un modo differente. Si sta appena cominciando a studiarli.

Kill Non sappiamo ancora se attivando le cellule infette da HIV si causerebbe il suicidio cellulare cosi' ampiamente che l'HIV verrebbe eliminato dal corpo. Invece di attirare le cellule fuori dai loro nascondigli attivandole e vedere se saltano in aria, che dire di una strategia piu' aggressiva col cercarle e ucciderle nei loro santuari? Sorprendentemente , tentativi di far questo datano fino dal 1988 quando un gruppo concepi' un farmaco "missile" che combinava un anticorpo che si agganciava ad una molecola CD4 con una tossina letale per la cellula derivata dal batterio della polmonite,lo Pseudomonas. Non e' stato ulteriormente utilizzato perche' non era sufficientemente selettivo, colpendo tutte le cellule CD4.

Dal 2002 siamo in grado di fare anticorpi piu' specifici che solo si agganciano alle cellule di memoria che formano il reservoir, e l'equipe ha concepito un missile cellulare che ha eliminato una percentuale di cellule latentemente infette nel test -tube, da sangue preso da pazienti sieropositivi. Il problema e' che mentre diminuisce il numero di cellule del reservoir infette da HIV di un minimo dell'80%, probabilmente non ne elimina a sufficienza, mentre allo stesso tempo colpisce una certa quantita' di cellule di memoria non infette.

Shock and kill Non disponiamo ancora di un modo per identificare infallibilmente solamente quell'uno su un milione di cellule di memoria latentemente infette, cosicche' non possiamo ucciderle e uccidere solo loro. Cosi' i ricercatori hanno inventato una combinazione di missili farmacologici che stimolerebbero sia le cellule infette ad uscire dai nascondigli e quindi cercarle attivamente per distruggerle. L'idea e' escogitare una terapia a tre componenti che combinerebbe uno stimolante immunitario, un anticorpo che cerca le cellule attivate e una tossina per distruggere le cellule bersaglio, una strategia che e' stata chiamata "shock and kill".

Uno dei possibili problemi sia con "purge" che "shock and kill" e' che ogni cosa sufficientemente forte da attivare le cellule immunitarie potrebbe essere troppo tossico da usare- come gia' e' stato provato essere il caso con farmaci tipo IL-2. In particolare, alcuni ricercatori sono preoccupati che possa causare infiammazione in posti come il cervello il che puo' essere stato quello che e' successo a Timothy Brown: un'opinione che mette in guardia riguardo questo e' apparsa recentemente sul giornale AIDS, raccomandando che i tentativi di eliminare il reservoir dovrebbero essere cominciati gradualmente.

Quello di cui realmente abbiamo bisogno e' un farmaco che impedisca che le cellule siano "latenti" e le porti a riguadagnare la circolazione attivamente, e percio' diventino visibili e vulnerabili, forzare le celluleT senza diffondere l'attivazione immunitaria. Il ricercatore Robert Siliciano e la sua squadra all'Universita' John Hopkins di Baltimora sono impegnati nell'identificare le piccole molecole che potrebbero controllare questo fenomeno , portando gentilmente fuori le cellule immunitarie dai nascondigli invece che shockarle, e nel 2009 hanno identificato la prima, un composto chiamato 5HN.

Eliminare le cellule a riposo
Un'altra strategia e' cercare di scoprire markers che identifichino univicamente le cellule dei reservoir infetti mentre sono ancora a riposo, e li uccidano senza attivarli. Solo perche' non sono ancora stati trovati questi markers, non significa che non esistano.
Il ricercatore Rafick-Pierre Sekaly, direttore scientifico el recente Vaccine and Gene Therapy Institute della Florida, sta investigando possibili markers chimici incluso un enzima chiamato PDI (protein disulfide isomerasi) che potrebbe rivelare la posizione delle cellule a riposo infette da HIV. Sekaly ha identificato una molteplicita' di geni attivi che caratterizzano le cellule a riposo e sembrano mantenerle quiescenti ed ha anche scoperto che la presenza di un altro genere di cellule chiamate cellule dendritiche mieloidi puo' essere necessaria per mantenerle in quel modo.

Ugualmente, l'HIV puo' gravitare verso cellule che manifestano particolari generi di biomarkers, altro da quello che gia' sappiamo, e ci potrebbe mettere in grado di caratterizzare il gruppo di cellule che piu' probabilmente diventi infetto e colpire proprio quelle per distruggerle. I recettori cellulari CCR4 e CXCR3 sono gia' stati scoperti caratterizzare le cellule immunitarie nell'intestino e sono le piu' suscettibili a diventare infette.

Asciugare il reservoir
Le cellule non smettono passivamente di produrre HIV e vanno in uno stato quiescente da sole. Il processo attraverso cui una piccola minoranza di cellule CD4 raggiunge il reservoir delle cellule di memoria a riposo e' controllato da una complessa via chimica dove specifici geni vengono spenti- come la luce al momento di dormire. Invece di cercare di spingere le cellule a riposo a uscire dal nascondiglio, potremmo mantenere questi geni attivi e bloccarle ogni volta che si vanno a nascondere. La protein disulfide isomerasi (PDI) sta in una famiglia di enzimi che sembrano essere coinvolti in questo processo, ma ce ne sono molti di piu'.

Un a vecchia favorita e' una molecola chiamata fattore nucleare kappa B (NFkB), un gene attivatore ubiquitario che e' stato investigato per la prima volta come possibile bersaglio per farmaci HIV 20 anni fa. L'aspirina e' un inibitore di NFkB, benche' il suo effetto sia di gran lunga tropppo debole e non specifico per la terapia HIV. Bassi livelli di NFkB sono generati durante il basso livello di replicazione virale, visto nella terapia antiretrovirale, e questi livelli sembrano aiutare a mantenere il reservoir HIV pieno. Se si potesse trovare un farmaco che abbia un effetto molto piu' specifico su NFkB o una delle altre molecole sulla via cellulare di soppressione/attivazione, si potrebbe essere in grado di impedire alle cellule di raggiungere il reservoir. Al contrario se si stimola NFkB o molecole relative con un farmaco stimolante quale il derivato dalle piante prostratina, si rende il reservoir delle cellule attivo- un altro esempio dell'approccio "purge".

Tuttavia, questo illustra anche un problema: alcune di queste proteine cellulari, come NFkB, fanno lavori cellulari tremendamente complessi contenendo molti lacci feedback. In una situazione sono attivatori, in un'altra, soppressori, e si puo' scoprire che inibendoli si ha l'effetto opposto a quello desiderato. Gli scienziati, percio' stanno investigando farmaci che inibiscono il meccanismo che permette al reservoir di rifornirsi in altri modi. Fra questi c'e´un farmaco chiamato Hexamethylene bisacetamide (HMBA) che potrebbe essere in grado di stimolare le cellule infette del reservoir senza attivare quelle non infette.

La prostratina e' un farmaco piuttosto eccitante. Questo perche', mentre stimola le cellule ad uscire fuori dai nascondigli e percio' le rende vulnerabili all'autodistruzione o attacco, regola anche verso il basso il recettore CCR5, e un altro recettore chiamato CXCR4 che alcuni tipi di HIV usano per entrare nelle cellule. Questo significa che potrebbe essere il nostro colpo migliore per un farmaco che purga le cellule infette ma rende le altre cellule meno suscettibili ad essere infettate.
La prostratina stessa appare piuttosto tossica e fino a poco tempo fa , e' stata disponibile solo in un costoso estratto dalla corteccia di un albero delle Samoa, dove e' stato usato per secoli per trattare malattie del fegato. Gli scienziati hanno recentemente scoperto come fare una versione sintetica piu' economica, il che significa che possono cominciare a fare ricerche di molecole simili per scoprire farmaci meno tossici dello stesso tipo.

La cura "combo"
Abbiamo usato la terapia di combinazione contro l'HIV e abbiamo piu' recentemente cominciato a parlare di prevenzione in combinazione. Una cura per l'HIV e' anche improbabile comprenda una sola "magica pallottola". Ogni cura implica verosimilmente differenti approcci, usati insieme o sequenzialmente.

Per esempio, non sappiamo se c'e´un certo numero di cellule infette sotto cui un'attiva replicazione dell'HIV sia improbabile che reinizi. E' come il cancro: possiamo tollerare alcune cellule infette nel corpo, o la presenza di persino una sola condurrebbe al ritorno dell'HIV?

Potremmo quindi usare gli inibitori HDAC e NFkB per spazzar via la maggioranza di cellule infette , usare le cellule CCR5 negative o cercare di rimpiazzarle, e usare un vaccino terapeutico per montare una sorveglianza continua contro una per quanto piccola minoranza di cellule infette che potrebbero rimanere. O- dal momento che uno dei problemi con la vaccinazione terapeutica e' che dipende da un'amplificazione della risposta immunitaria, che puo' condurre a una maggior infezione- usare un farmaco immunosoppressore per "rinchiudere" il restante infetto.

Ci sono stati numerosi tentativi di mettere insieme in un solo pacchetto diversi eliminatori di HIV. Per esempio la Compagnia australiana di biotech Benitec ha congegnato una combinazione di un enzima che elimina il CCR5 dalle cellule CD4, combinata con sezioni di RNA interferente che elimina l'enzima trascriptasi inversa dell'HIV e la sua proteina Tat, la tossina virale che sovraeccita le cellule CD4 in uno stato recettivo per l'HIV in primo luogo. Questo e' tutto avvolto in un vettore , la conchiglia di un virus simil HIV che infetta le cellule con prodotti genetici e li spinge a cominciare a produrli.
La squadra di Zaia al City Hospital di Duarte , California, ha gia' fatto una fase I di un trial proof-of -concept in pazienti con linfoma in cui le cellule geneticamente modificate producevano prodotti disabilitanti l'HIV per oltre due anni, benche' solo a bassi livelli.

Siamo solo ai primi passi di un viaggio verso l'attuazione di una cura praticabile per tutti,se ricercando questo articolo I sensibile a una nuova fiducia fra i ricercatori potrebbe essere possibile. Molti hanno rifiutato di prvedere una data, ma Steven Deeks mi ha detto che per una strategia per una cura ci vorranno "almeno dieci anni".