Background

CCR5 is the major coreceptor for human immunodeficiency virus (HIV). We investigated whether site-specific modification of the gene (“gene editing”) — in this case, the infusion of autologous CD4 T cells in which the CCR5 gene was rendered permanently dysfunctional by a zinc-finger nuclease (ZFN) — is safe.

Full Text of Background…

Methods

We enrolled 12 patients in an open-label, nonrandomized, uncontrolled study of a single dose of ZFN-modified autologous CD4 T cells. The patients had chronic aviremic HIV infection while they were receiving highly active antiretroviral therapy. Six of them underwent an interruption in antiretroviral treatment 4 weeks after the infusion of 10 billion autologous CD4 T cells, 11 to 28% of which were genetically modified with the ZFN. The primary outcome was safety as assessed by treatment-related adverse events. Secondary outcomes included measures of immune reconstitution and HIV resistance.

Full Text of Methods…

Results

One serious adverse event was associated with infusion of the ZFN-modified autologous CD4 T cells and was attributed to a transfusion reaction. The median CD4 T-cell count was 1517 per cubic millimeter at week 1, a significant increase from the preinfusion count of 448 per cubic millimeter (P<0.001). The median concentration of CCR5-modified CD4 T cells at 1 week was 250 cells per cubic millimeter. This constituted 8.8% of circulating peripheral-blood mononuclear cells and 13.9% of circulating CD4 T cells. Modified cells had an estimated mean half-life of 48 weeks. During treatment interruption and the resultant viremia, the decline in circulating CCR5-modified cells (−1.81 cells per day) was significantly less than the decline in unmodified cells (−7.25 cells per day) (P=0.02). HIV RNA became undetectable in one of four patients who could be evaluated. The blood level of HIV DNA decreased in most patients.

Full Text of Results…

Conclusions

CCR5-modified autologous CD4 T-cell infusions are safe within the limits of this study. (Funded by the National Institute of Allergy and Infectious Diseases and others; ClinicalTrials.gov number, NCT00842634.)

Full Text of Discussion…

****************************************************************************************

HIV: Erste Therapieerfolge mit Gen-Editierung

Philadelphia – Eine durch den „Berliner Patienten“ inspirierte Gentherapie der HIV-Infektion hat sich in einer ersten klinischen Studie als sicher erwiesen. Die „Gen-Editierung“ der T-Zellen und ihre Re-Infusion hat laut der Publikation im New England Journal of Medicine (2014; 370: 901-910) die Virusreplikation gehemmt. Bei einem Patienten blieb die Viruskonzentration nach 12 Wochen unterhalb der Nachweisgrenze. Für einen breiten klinischen Einsatz ist es jedoch noch zu früh.

Der „Berliner Patient“ wurde 2007 „zufällig“ von seiner HIV-Infektion geheilt. Er hatte zur Behandlung einer Leukämie hämatopoetische Stammzellen eines Spenders erhalten, der infolge einer Mutation im CCR5-Gen resistent gegen HIV-Infektionen war. Die Mutation beseitigte einen Korezeptor, den die HI-Viren zum Eintritt in die CD4-Zellen benötigen, der Ort ihrer Replikation. Ohne die Möglichkeit zur Herstellung neuer Viren erlosch bei dem „Berliner Patienten“ die zuvor chronische HIV-Infektion – ein damals unerwarteter Nebeneffekt der Leukämiebehandlung.

Das Team um Carl June von der Perelman School of Medicine in Philadelphia hat jetzt versucht, diesen Vorteil anderen HIV-Infizierten zu verschaffen, ohne dass sich diese den Risiken einer Stammzelltherapie unterziehen mussten. Den Patienten wurden mit einer Blutprobe T-Zellen entnommen, die im Labor einer „Gen-Editierung“ unterzogen wurden. Ihr Ziel war die Entfernung des CCR5-Gens aus dem Erbgut der T-Zellen.

Zum Einsatz kam eine Zinkfingernuklease (ZFN), die die Firma Sangamo BioSciences aus Richmond in Kalifornien entwickelt hat. ZFN binden aufgrund einer sogenannten Zinkfingerdomäne gezielt an bestimmten DNA-Abschnitten, wo dann die Nuklease das entsprechende Gen herausschneidet. Die Technologie wird bereits zur genetischen Manipulation von Pflanzen und Tieren eingesetzt. Die Editierung des CCR5-Gens war der erste Einsatz von ZFN beim Menschen.

In einer Phase-I-Studie wurde die Sicherheit der „Gen-Editierung an 12 HIV-Infizierten erprobt. Die Hälfte der Patienten hatte vor der Behandlung, die zwischen Mai 2009 und Juli 2012 stattfand, alle antiretroviralen Medikamente abgesetzt. Die Behandlung bestand jeweils aus einer einzigen Infusion mit etwa 10 Milliarden gen-editierter T-Zellen. Die Infusionen wurden den Forschern zufolge von den meisten Patienten gut vertragen.

Nur bei einem Patienten kam es zu einer schweren Transfusionsreaktion. Zunächst war die Behandlung erfolgreich: Bei allen Patienten kam es in der ersten Woche zu einem deutlichen Anstieg der T-Zellen. Der Anteil der gen-editierten Zellen an allen CD4-Zellen betrug 25 Prozent. June gibt die Gesamtkonzentration der modifizierten Zellen mit 250/mm3 an.

In den nächsten Wochen kam es jedoch zu einem Abfall der CD4-Zellen. Bei den Patienten, die die antiretrovirale Therapie unterbrochen hatten waren hiervon vor allem die natürlichen CD4-Zellen betroffen, die von den HI-Viren infiziert werden können. Doch auch die Zahl der gen-editierten Zellen ging langsam zurück. June schätzt ihre Überlebenszeit auf etwa 48 Wochen. Das Gen-Editieren müsste deshalb regelmäßig wiederholt werden.

Zwei der sechs Patienten mussten die Medikamentenpause wegen eines bedrohlichen Anstiegs der Viruskonzentration frühzeitig abbrechen. Bei den anderen vier Patienten zeigte die Gentherapie eine Wirkung: Bei einem blieb die Viruskonzentration bis zum geplanten Ende der 12-wöchigen Medikamentenpause unterhalb der Nachweisgrenze. Später stellte sich heraus, dass er heterozygot auf die schützende Mutation im CCR5-Gen war, also bereits eine gewisse natürliche Resistenz gegen die HI-Viren besaß. Wie lange er ohne Medikamente ausgekommen wäre, ist nicht bekannt.

Abgesehen von der Infusionsreaktion war die Verträglichkeit der Therapie gut. Der Ausfall des im CCR5-Gen kodierten Rezeptors scheint keine negativen Auswirkungen auf die Gesundheit zu haben, was auch anderen Forschergruppen Hoffnung machen dürfte. Neben dem Gen-Editieren mit Zinkfingernuklease gibt es Projekte, die den Korezeptor mittels spezifischen Ribozyme oder „Small hairpin“ RNA ausschalten wollen.

Hinzu kommt, dass das Gen-Editieren sich weiter entwickelt hat. Neuere Enzyme wie die „transcription activator-like effector nucleases“ (TALEN) oder die „clustered regularly interspaced palindromic repeats“ (CRISPR) finden die Zielgene besser als die Zinkfingernukleasen. Sie können die Gene außerdem durch andere austauschen, statt sie nur herauszuschneiden.

Quelle: Ärzteblatt