Afin d’exploiter la puissance des endonucléases à tête chercheuse ciblées, le laboratoire Jerome a travaillé à optimiser un système d’administration utile pour les études in vivo et in vitro. Ils ont utilisé un système d’administration de virus adéno-associé (AAV) pour cibler les ganglions du trijumeau de souris avec l’une des deux endonucléases spécifiques du HSV: HSV1m5, qui est conçu pour cliver le gène VP5 de la protéine virion, et HS1m8, qui cible le gène codant pour la sous-unité catalytique de l’ADN polymérase. La création de mutations dans l’un ou l’autre de ces gènes provoque une perturbation du génome viral et empêche la production de virion. Afin d’augmenter encore les effets du traitement Trex-2, une endonucléase 3’-5’, dont il a été démontré qu’elle augmentait la mutagenèse dirigée, a été co-transduite. Après avoir établi le système, le laboratoire a commencé des travaux in vitro axés sur les neurones, le type de cellule biologiquement pertinent. Des cultures de neurones ont été co-transduites avec HSV1m5 ou 8 et Trex-2, puis infectées par HSV. Les cultures traitées ont montré une réduction de 50% du titre viral ainsi que la présence de mutations dans le HSV par le dosage de l’endonucléase 1 T7 et le séquençage clonal. Une fois la perturbation de l’infection lytique établie, les chercheurs ont commencé à examiner les effets sur les différents stades de l’infection par le VHS. En utilisant des cultures infectées de neurones avec HSV et ensuite traitées avec HSV1m5 ou 8 avec Trex-2 à différents moments, les chercheurs ont pu simuler les différents stades de l’infection. Ils ont traité des cultures à 7 jours (phase aiguë), 14 jours (phase latente aiguë tardive / précoce) et 32 jours (phase latente) et n’ont constaté aucun changement d’effet quelle que soit la phase virale. Cela suggère que le HSV est également sensible à la mutagénèse de l’endonucléase quelle que soit la phase virale. Les taux de mutations du site cible variaient respectivement de 4,5 à 7,6 % et de 1,1 à 6,6 % pour HSV1m5 et HSV1m8. Actuellement, il s’agit de la première étude à examiner l’activité de l’endonucléase dans les neurones infectés de manière latente.
Encouragés par les résultats in vitro, les chercheurs ont réalisé des études in vivo sur des souris infectées par le HSV suivies 32 jours plus tard d’une injection d’AAV (exprimant HSV1m5 ou 8 et Trex-2). Les neurones des souris ont été échantillonnés 30 jours après l’injection d’AAV pour déterminer le titre viral, la charge virale et les mutations du génome du HSV. Le groupe a montré des mutations de 1 à 2% chez 2/4 de souris pour HSV1m5 et chez 3/4 de souris pour HSV1m8. Cependant, la charge virale de ces animaux était similaire entre les animaux témoins et les animaux traités. L’excrétion virale a été retardée d’un jour chez les animaux traités, mais a atteint des niveaux similaires au fil du temps par rapport aux animaux non traités. Après avoir réfléchi aux résultats, le Dr Jerome a déclaré: « C’est la première fois qu’une infection virale latente réelle est établie chez un animal, puis désactivée, même partiellement, en utilisant un traitement par endonucléase. Cela représente donc une étape critique vers l’application de telles thérapies chez l’homme. Le principal défi consiste maintenant à augmenter la puissance de la thérapie, de sorte que la totalité ou la quasi-totalité du virus latent soit génétiquement désactivée. Nous étudions des nucléases plus récentes et plus efficaces comme CRISPR / Cas, et évaluons de nouvelles méthodes d’administration des nucléases aux neurones infectés in vivo.”À l’avenir, cette thérapie pourrait conduire à une nouvelle façon de penser le traitement de maladies latentes telles que le VHS et le VIH que nous considérons actuellement comme incurables.
Le financement de cette recherche a été fourni par les Instituts nationaux de la santé et la Fondation canadienne.
Aubert M, Madden EA, Loprieno M, DeSilva Feelixge HS, Stensland L, Huang ML, Greninger AL, Roychoudhury P, Niyonzima N, Nguyen T, Magaret A, Galleto R, Stone D, Jerome KR. 2016. In vivo disruption of latent HSV by designer endonucléase therapy. JCI Insight, 1 (14).