Onderzoek naar het werkingsmechanisme van een nieuwe klasse antivirale middelen, de LEDGINs, met een mogelijke toepassing voor de functionele genezing van HIV infectie

HIV-1 persisteert levenslang in geheugen cellen van het immuunsysteem als latent provirus dat heropflakkert wanneer therapie onderbroken wordt. Dus het latent reservoir is het grootste obstakel voor een HIV genezing. Om tot een HIV genezing te komen is verder onderzoek naar de determinanten van HIV latentie essentieel. Tijdens mijn doctoraat onderzocht ik de rol van integratie plaatsen in HIV-1 pathogenese.

HIV integratie wordt gekatalyseerd door het viraal integrase (IN) enzym dat gebruikt maakt van de cellulaire chromatine lezer LEDGF/p75 om het virus naar actieve genen te leiden. Ons labo ontwikkelde inhibitoren van de interactie tussen LEDGF/p75 en IN, genaamd LEDGINs. LEDGINs hebben een multimodaal actiemechanisme: ze inhiberen HIV integratie (vroeg effect) en stimuleren IN oligomerisatie resulterend in defectieve nieuwe virussen (laat effect). In 2016 toonden we aan dat behandeling met LEDGINs tijdens infectie de integratie inhibeert en residuele provirussen verschuift uit actieve genen. Bovendien waren deze provirussen meer latent en minder gevoelig aan reactivatie, wat een link tussen HIV-1 integratie en transcriptie suggereert.

Tijdens mijn doctoraat heb ik verder gebouwd op dit onderzoek en de link tussen HIV-1 integratie en expressie bestudeerd met een geavanceerde techniek (B-HIVE), ontwikkeld door het Filion labo. B-HIVE labelt individuele HIV genomen met een unieke barcode die toelaat om integratie-specifieke expressie te detecteren. In samenwerking met het Filion labo bevestigde ik dat LEDGIN behandeling tijdens infectie integratie verschuift uit actieve genen en HIV RNA expressie vermindert. Latent provirus verkregen na behandeling met LEDGINs integreerde op grotere afstand van H3K36me3, de merker herkend door LEDGF/p75, en enhancers. Interessant genoeg stimuleerden enhancers HIV transcriptie onafhankelijk van de aanwezigheid van LEDGINs.

In een tweede project onderzocht ik of LEDGIN behandeling tijdens virus productie (laat effect) HIV latentie beïnvloedt. Residueel provirus verkregen na infectie van cellen met virus dat geproduceerd werd in aanwezigheid van LEDGINs was meer latent en minder gevoelig aan reactivatie. Het chromatine dat deze provirussen omgaf, was geassocieerd met latentie. Desondanks veranderde LEDGIN behandeling tijdens virus productie de LEDGF/p75-gemedieerde integratie in actieve genen niet. Deze resultaten suggereren dat LEDGF/p75 niet de enige determinant is die integratie plaatsen bepaalt.

Alles samen tonen deze resultaten aan dat LEDGINs integratie uit actieve genen verschuiven naar plaatsen die minder gevoelig zijn aan reactivatie. Op deze manier zouden ze nuttig kunnen zijn in een alternatieve ‘block and lock’ HIV genezingsstrategie die als doel heeft om HIV permanent latent te houden zelfs na onderbreking van therapie.