Uitputting van T-cellen in HIV-1 en HIV-2 infectie

HIV-1 en HIV-2 infectie. De bron virus voor HIV-1 is SIVcp van chimpansees,
terwijl HIV-2 afkomstig is van roetige mangabey (SIVsm). Pathogeneciteit van
HIV-2 verschilt van HIV-1, waarbij de meerderheid van HIV-2 geïnfecteerde
patiënten niet meetbare virale ladingen, geen progressie en mortaliteit
vergelijkbaar met niet-geïnfecteerde individuen vertonen. Dit verschil in
pathogenese kan het gevolg zijn van virale factoren of anti-virale immuniteit.
Wanneer HIV-1 en HIV-2 replicatie en besmettelijkheid met elkaar wordt
vergeleken, blijkt dat er geen verschillen in besmettelijkheid zijn, maar dat
de HIV-2 replicatie langzamer gaat en daardoor minder virus per geïnfecteerde
cellen produceert. Deze verminderde replicatie is onafhankelijk van CTL (1).
Pro-virale DNA lading in HIV-1 en HIV-2 geïnfecteerde personen is ook
vergelijkbaar (2). Omdat HIV-1 en HIV-2 ontstaan uit verschillende virale
afstammingen kan verschil in gevoeligheid voor restrictiefactoren van de
gastheer een rol spelen. Inderdaad is HIV-2 gevoeliger voor hTRIM5α gemedieerde
restrictie en dit lijkt capside gemedieerd (3).
Uitgeputte HIV-specifieke CTL. Antigeen-specifieke cytotoxische CD8+ T-lymfocyt
(CTL) responsen worden als belangrijke spelers in de beschermende immuunrespons
tegen acute en chronische virale infecties beschouwd. Verschillende studies
hebben aangetoond dat bij HIV-1-infectie een belangrijke rol voor CTL responsen
is weggelegd (4-9). CTL reacties zijn ook belangrijk bij infecties tegen HIV-2.
Dat CTL een directe impact kunnen hebben op de HIV-2 replicatie werd aangegeven
door de directe correlatie tussen IFNy+ HIV-2-specifieke CTL reacties en virale
lading (10). Echter, diverse studies duiden op een vergelijkbare omvang van
IFNy-producerende T-cel reactie in HIV-1 en HIV-2 infecties (11), wat aangeeft
dat het niet de aantallen alleen zijn die de controle op progressie in HIV-2
verklaart vergeleken met het verlies van controle in HIV-1. Alhoewel de
immuunrespons in HIV geïnfecteerde individuen HIV-replicatie enige tijd kan
controleren, zullen HIV-specifieke CTL in de meerderheid van HIV-1
geïnfecteerde patiënten en in een minderheid van HIV-2 geïnfecteerde patiënten
uiteindelijk falen om de HIV infectie op te ruimen of te controleren, met als
gevolg de ontwikkeling van AIDS. Dit falen van HIV-specifieke CTL om HIV op de
lange termijn uit te roeien of te controleren roept de vraag op of de
HIV-specifieke CTL uitgeput raken. Uitputting van chronisch antigeen
gestimuleerde T-cellen werd voor het eerst beschreven in een muizenmodel van
chronische virale infectie (12) en wordt gekenmerkt door het verlies van
proliferatie, cytokineproductie en cytotoxiciteit en de op-regulatie van
remmende receptoren (13). Op dezelfde manier is CTL uitputting ook aangetoond
in HIV-1 infectie (14-21).
Hoewel de meeste HIV-2 geïnfecteerde patiënten niet detecteerbare virale lading
hebben is uit een recente studie gebleken dat zelfs in aviremic HIV-2
geïnfecteerde patiënten virale replicatie voortdurend plaats vindt (22). Dit
zou suggereren dat de HIV-2-specifieke T-cellen chronisch worden gestimuleerd
en dit kan leiden tot een geleidelijke uitputting. Inderdaad is verhoogde
expressie van remmende receptoren gevonden op HIV-2 specifieke CTL, maar het is
niet duidelijk of dit associeert met virale lading (23, 24). De associatie
tussen remmende receptoren en uitputting bij mensen is grotendeels gebaseerd
op HIV-1-infectie, en daardoor kan HIV-2 dienen als een unieke mogelijkheid om
de rol van deze receptoren in een chronische infectie die sporadisch
voortschrijdt te bestuderen. Als HIV-2-specifieke T-cellen inderdaad een
op-regulatie van remmende receptoren vertonen, maar functioneel niet zijn
aangetast, zou dit er op wijzen dat de remmende receptoren niet
noodzakelijkerwijs uitputting reflecteren, maar dienen om immuun activatie en
diens nadelige gevolgen te temperen. Dit suggereert ook voorzichtigheid als
uitputting van het immuunsysteem, remmende receptor expressie en immuun
dysfunctie bij HIV-1-infectie zouden worden gelijkgesteld. Dit onderzoek naar
T-cel uitputting in HIV-1 en HIV-2 geïnfecteerde patiënten stelt ons instaat de
relatie van remmende receptoren en afnemende T cel immuniteit bij HIV infectie
te ontleden.
Epigenetica en de regulering van uitputting en T-cel functie. Epigenetica is
een methode van onafhankelijke DNA-sequentie en omkeerbare regulatie van gen
transcriptie, wat leidt tot veranderingen in de chromatinestructuur door middel
van methylering van DNA en modificatie van histonen (25). Hoewel T-cel
specifieke transcriptiefactoren (bv Blimp-1, BATF, Eomes en T-bet) zijn
geïmplementeerd in de regulatie van T cel uitputting en sommige factoren zoals
BATF direct kunnen worden geïnduceerd door remmende PD-1 receptor-signalering
(26), is een andere mechanisme, nl epigenetische veranderingen, betrokken bij
uitputting. Verschillende studies hebben aangetoond dat epigenetische
veranderingen een belangrijke rol spelen bij T-cel immuniteit (27, 28). Echter,
onlangs is epigenetische-gemedieerde gen silencing ook gekoppeld aan CTL
uitputting door het analyseren van de epigenetische veranderingen van de
remmende receptor PD-1 (29). Epigenetische veranderingen kunnen dus de normale
functie van CTL, maar ook potentiele uitputting beïnvloeden. Verwacht wordt
dat verschillende klassen van epigenetische modifiers ook verschillend impact
zullen hebben op normale CTL functie en uitputting. Dit is een vraag die we
zullen onderzoeken in deze studie.
HIV latentie en epigenetica. Epigenetische veranderingen in het LTR gebied van
HIV remt ook stroomafwaarts HIV gen transcriptie en controleert HIV silencing
in latentie (30, 31). Aangezien epigenetische veranderingen omkeerbaar zijn,
zijn een aantal epigenetische veranderingen of eiwitten die hiermee een
interactie aangaan een doelwit voor therapeutische benaderingen om de latente
HIV reservoir te reactiveren. Volgens het "shock and kill" concept die in de
laatste jaren is voorgesteld, zou het reactiveren van HIV provirus
transcriptie door geneesmiddelen de latente reservoir zichtbaar en gevoelig
maken voor het immuunsysteem. Gecombineerd met cART leidt dit tot de uitroeiing
van de infectie. Klinische proeven testen reeds al het effect van remmers van
epigenetische modifiers op de latente HIV reservoir. De effecten die
epigenetische veranderingen hebben op het immuunsysteem en in het bijzonder op
anti-HIV immuniteit zijn echter niet goed begrepen. Aangezien epigenetische
veranderingen genoom-breed zijn, zal hun remming op het reactiveren van het
HIV latente reservoir ook gevolgen hebben voor vele soorten cellen en genen.
Enkele klinische studies van epigenetische modifiers bij HIV-geïnfecteerde
patiënten hebben het effect die deze medicijnen hebben op de HIV-specifieke
immuunrespons geanalyseerd en deze bevindingen zijn omstreden (32). Onze
studie zal enkele van de meest voorkomende remmers beoordelen om te bepalen of
sommige van deze remmers minder schadelijke effecten hebben op HIV-specifieke
CTL-immuniteit of zelfs uitputting kunnen herstellen.

1. Bepalen of verschillende klassen van epigenetische modifiers de
HIV-1-specifieke T-cel immuniteit beïnvloeden.
a. Onderzoeken of HIV-specifieke T cel uitputting teruggedraaid kan worden door
remmers van verschillende klassen van epigenetische modifiers.
b. Onderzoeken of remming van epigenetische modifiers de functie van
HIV-specifieke T-cellen en andere immuun cellen beïnvloedt.
2. Bepalen of HIV-specifieke T cel responsen in HIV-2 infectie uitgeput zijn.
We zullen de associatie tussen het T cel uitputting fenotype, functie en immuun
activatie onderzoeken en epigenetische remmers van doestelling 1 in HIV-2
infectie testen.

In deze in vitro onderzoekstudie wordt gebruik gemaakt van perifeer bloed dat
is verkregen via venapunctie van chronisch HIV geïnfecteerde personen. In vitro
experimenten worden uitgevoerd op geïsoleerde lymfocyten. Chronische HIV-1 of
HIV-2 geïnfecteerde vrijwilligers wordt gevraagd om bloed te doneren (maximaal
50 ml, 5 buizen) ofwel tijdens hun arts bezoek of tijdens een gepland bezoek
voor bloeddonatie. PBMC worden uit perifeer bloed geïsoleerd en gelijk
geanalyseerd of gekweekt in vitro. Voor epigenetische remming studies worden
PBMC behandeld met verschillende epigenetische remmers en vervolgens
geanalyseerd. In zowel ex vivo en in vitro studies wordt het fenotype
(differentiatie, activatie, remmende receptor expressie en
transcriptiefactoren), effectorfunctie (cytotoxiciteit en cytokineproductie),
proliferatievermogen en overleving van HIV-specifieke T-cellen bepaald. Voor de
epigenetische remming studies wordt het fenotype en de functie van bijkomende
immuun cel subklassen (d.w.z. CD4+ en CD8+ T-cellen, B-cellen, NK-cellen,
macrofagen en DC) gemeten.

Deelname brengt ten minste één bloeddonatie van max 50 ml bloed (5 buizen) met
zich mee. Het enige risico voor de vrijwilligers met betrekking tot deze studie
is het risico verbonden aan het geven van bloed met behulp van standaard
venapunctie. Er is een zeldzame, maar mogelijke risico van infectie, pijn of
blauwe plekken op de plaats van naaldprikken. Ernstige bijwerkingen zijn
uiterst zeldzaam. Aangezien dit een in vitro onderzoek studie is, zal er voor
de vrijwilligers geen voordeel zijn door deel te nemen aan deze studie.