Terapi gen dengan target gen ccr5 untuk pencegahan hiv

Terapi Gen dengan Target gen CCR5

untuk Pencegahan dan Pengobatan

HIV

CCR5

• CCR5 merupakan koreseptor utama yang digunakan untuk fusi dan jalan masuk HIV kedalam sel

• Individu yang memiliki alel CCR5 Δ32 yang homozigot biasanya resisten terhadap infeksiHIV

• Gen ini dan dapat dijadikan target untukmengganggu interaksi antara virus HIV danhost

Modifikasi ekspresi gen CCR5

• Salah satu upaya untuk memodifikasi ekspresidari gen ini adalah dengan menggunakanribozyme dan DNA-enzyme

• Dapat memotong mRNA dari gen CCR5 secaraspesifik

• Terjadi penurunan fusi membran sel oleh HIV melalui interaksi CD4-CCR5-gp 160

• Knockout gen dengan menggunakan ribozymejuga dapat dilakukan

• Hairpin ribozymes dapat mengurangi kadarmRNA CCR5 dan secara signifikan mengurangijumlah CCR5 di permukaan sel

Kelemahan anti-HIV tunggal

• HIV sendiri dapat membuat mutan sehinggapenggunaan ribozyme dan DNA-enzyme sajamungkin tidak cukup untuk melindungi seldari infeksi HIV dalam jangka waktu yang panjang

Perkembangan gen anti-HIV

• Sampai saat ini terus dikembangkan gen-gen anti-HIV baru termasuk diantaranya small interfering RNAs (siRNAs), RNA decoys dan transdominantproteins yang masing-masing memiliki cara kerjayang berbeda.

• Dipikirkan sebuah cara untuk mendesainkombinasi gen anti-HIV yang sangat poten, contohnya dengan menggabungkan short hairpin siRNA (shRNA) yang mentarget gen tat dan rev pada HIV, transactivation response (TAR) decoy dan ribozyme CCR5.

Efek penggabungan beberapa gen anti-HIV

• Dengan menggabungkan beberapa gen anti-HIV tersebut, maka efek protektifnya padakelompok sel T dan makrofag yang berasaldari sel CD34 sangat menjanjikan

• Sel T transgenic yang tetap mempunyaifenotip normal ini terhindar atau kebalterhadap infeksi HIV-1 saat diinokulasikansecara in-vitro

single chain variable fragment PRO 140

• Selain itu membuat sel atau jaringan yang mampu mensekresikan protein terapeutikpada tempat yang terinfeksi virus juga dapatmenjadi alternative baru.

• Saat ini telah berhasil dikembangkan sebuahgen yang mengkode sekresi single chain variable fragment PRO 140 atau sscFvPRO140yang dimasukkan kedalam genom sel denganmelalui perantara lentiviral vector. sscFvPRO140 ini dapat disekresi secara efektifoleh sel yang telah dimodifikasi.

Mekanisme Kerja sscFvPRO140

• Protein ini dapat mengikat reseptor CCR5 secara spesifik dan menghalangi infeksi HIV yang diperantarai oleh reseptor CCR5

• Tetapi infeksi HIV X4 yang menggunakanCXCR4 sebagai koreseptor tidak berubahsehingga masih ada kemungkinan infeksi.

Figure 1: Design of the study. (a) Protection of gene-modified and unmodifiedHIV target cells by sscFvPRO140. A lentiviralvector is used to generate producer cells by stably integrating the gene encoding sscFvPRO140 (orange) into thegenome of HIV target (or non-target) cells. Upon translation, sscFvPRO140 moves from the lumen of the rough endoplasmic reticulum (rER) through the Golgicomplex and is released from the cell. Binding of sscFvPRO140 to surface CCR5 protein should render gene-modified and unmodified HIV target cells nonpermissive to R5 HIV. (b) Design of sscFvPRO140. sscFvPRO140 was designed byjoining the variable heavy (VH) and variable light (VL) chains of mAb PRO 140 with a flexible (GGGGS)3 linker (L3). VH regions of mAb PRO 140 are shown inred, VL regions in blue and constant regions in grey. (c) Schematic of the vectorsused in this study. The gene encoding sscFvPRO140 was cloned downstream ofthepromoter and upstream of the internal ribosome entry site (IRES). LTR, longterminal repeat; psi, packaging signal; RRE, rev response element; S, CD4 signal peptide; H, 6xHis-tag; PCMV, cytomegalovirus immediate early promoter;cPPT, central polypurine tract; WPRE, woodchuck hepatitis post-transcriptional regulatory element.

Figure 7: Potential modes of action of sscFvPRO140. (a) sscFvPRO140 binds to CCR5intracellularly. Co-expression of sscFvPRO140 and CCR5 in the same cell couldresult in binding of sscFvPRO140 to CCR5 in the rER. The binding immunoglobulinprotein (BIP) may bind to the sscFvPRO140/CCR5 complex and retain it in therER, resulting in diminished surface expression of CCR5 and stronger inhibitionof R5 HIV entry in the gene-modified compared to unmodified target cells. (b)sscFvPRO140 binds to CCR5 extracellularly. The sscFvPRO140 is secreted and maskssurface CCR5, which prevents R5 HIV entry. If CCR5+ HIV target cells are usedto secrete sscFvPRO140, the sscFvPRO140 could bind to surface CCR5 on gene modifiedtarget cells upon release from the cell.

Kendala

• Ternyata mencegah infeksi HIV danmemberikan kekebalan terhadap HIV tidaksemudah hanya dengan menurunkan ataumengganggu fungsi gen CCR5 saja

• Walaupun pasien tetap tidak menunjukkangejala infeksi HIV, tetapi terdeteksi banyak selT memori yang aktif

• Sel ini juga merupakan target HIV dan rentanterhadap infeksi yang dimediasi oleh reseptorCXCR4 (CXCR4-tropic HIV)

Saran

• Walau dengan mengganggu fungsi gen CCR5 kitadapat mencegah terjadinya infeksi dan jugamemperlambat perkembangan penyakit HIV, bukan tidak mungkin dikemudian hari terjadirelaps infeksi karena virus memiliki cara baruuntuk menginfeksi sel dan menimbulkan penyakit

• Sehingga walaupun saat ini terapi gen ini dinilaiefektif dan sangat potensial untuk mengatasi HIV, kita juga perlu memikirkan alternative lain danjuga mengembangkan dan menyempurnakanterapi gen ini untuk mencegah infeksi HIV.

Referensi• 1. Cannon P, June C. Chemokine receptor 5 knockout strategies: Current Opinion in HIV

and AIDS. 2011 Jan;6(1):74–9. • 2. Allers K, Hutter G, Hofmann J, Loddenkemper C, Rieger K, Thiel E, et al. Evidence for

the cure of HIV infection by CCR5 32/ 32 stem cell transplantation. Blood. 2010 Dec 8;117(10):2791–9.

• 3. Falkenhagen A, Ameli M, Asad S, Read SE, Joshi S. Gene Therapy Using a Secreted Single Chain Variable Fragment Targeting CCR5 to Inhibit HIV Infection. J Antivir Antiretrovir5: 085-091. doi: 10.4172/jaa. 100006 9 Volume 5 (4): 085-091 (2013)-086 J AntivirAntiretrovir ISSN: 1948-5964 JAA, an open access journal (Life Technologies, Carlsbad, California) [Internet]. U373-MAGI-CCR5E and U373-MAGI-CXCR4CEM cells were cultured in cDMEM supplemented with 0.2 mg/ml; 2013. Available from: http://www.omicsonline.org/gene-therapy-targeting-ccr-to-inhibit-hiv-infection-jaa.1000069.pdf

• 4. Jacobson JM. HIV gene therapy research advances. Blood. 2013 Feb 28;121(9):1483–4. • 5. Fourati S, Lambert-Niclot S, Soulie C, Malet I, Valantin MA, Descours B, et al. HIV-1

genome is often defective in PBMCs and rectal tissues after long-term HAART as a result of APOBEC3 editing and correlates with the size of reservoirs. Journal of Antimicrobial Chemotherapy. 2012 Jun 11;67(10):2323–6.

• 6. Saag M, Deeks SG. How Do HIV Elite Controllers Do What They Do? Clinical Infectious Diseases. 2010 Jul 15;51(2):239–41.

• 7. Qin X-F, An DS, Chen IS, Baltimore D. Inhibiting HIV-1 infection in human T cells by lentiviral-mediated delivery of small interfering RNA against CCR5. Proceedings of the National Academy of Sciences. 2003;100(1):183–8.

Referensi• 8. Feng Y, Leavitt M, Tritz R, Duarte E, Kang D, Mamounas M, et al. Inhibition of

CCR5-Dependent HIV-1 Infection by Hairpin Ribozyme Gene Therapy against CC-Chemokine Receptor 5. Virology. 2000 Oct;276(2):271–8.

• 9. Li M. Inhibition of HIV-1 infection by lentiviral vectors expressing pol III-promoted anti-HIV RNAs. Molecular Therapy. 2003 Aug;8(2):196–206.

• 10. Hütter G, Nowak D, Mossner M, Ganepola S, Müßig A, Allers K, et al. Long-term control of HIV by CCR5 Delta32/Delta32 stem-cell transplantation. New England Journal of Medicine. 2009;360(7):692–8.

• 11. Li M, Kim J, Li S, Zaia J, Yee J, Anderson J, et al. Long-Term Inhibition of HIV-1 Infection in Primary Hematopoietic Cells by Lentiviral Vector Delivery of a Triple Combination of Anti-HIV shRNA, Anti-CCR5 Ribozyme, and a Nucleolar-Localizing TAR Decoy. Molecular Therapy. 2005 Nov;12(5):900–9.

• 12. Hoxie JA, June CH. Novel Cell and Gene Therapies for HIV. Cold Spring Harbor Perspectives in Medicine. 2012 Oct 1;2(10):a007179–a007179.

• 13. Anderson J, Li M-J, Palmer B, Remling L, Li S, Yam P, et al. Safety and Efficacy of a Lentiviral Vector Containing Three Anti-HIV Genes—CCR5 Ribozyme, Tat-rev siRNA, and TAR Decoy—in SCID-hu Mouse–Derived T Cells. Molecular Therapy [Internet]. 2007 Apr 3 [cited 2013 Nov 14]; Available from: http://www.nature.com/doifinder/10.1038/sj.mt.6300157

• 14. Fernandez G, Zaikos TD, Khan SZ, Jacobi AM, Behlke MA, Zeichner SL. Targeting I B Proteins for HIV Latency Activation: the Role of Individual I B and NF- B Proteins. Journal of Virology. 2013 Jan 30;87(7):3966–78.

Thank You for your attention !!!