Im Vorfeld der CROI 2012
Auf dem Weg zur Heilung: Workshop „The Cure“

Siegfried Schwarze, München

Seattle, 6. 3. 2012

Manchmal finden die wichtigen Ereignisse gar nicht auf der Konferenz selbst statt, sondern im Umfeld. So scheint es auch diesmal zu sein. Noch bevor die „Retrovirus Conference“ am 5. März abends offiziell eröffnet wird, fand schon ein Workshop zum Thema „Heilung“ statt, der von amerikanischen Therapieaktivisten organisiert worden war. Unter den etwa 60 Teilnehmern waren auch viele „Schwergewichte“ der amerikanischen Forscherszene bis hin zu Vertretern der FDA.

Der Workshop begann mit einem Überblick von Dan Kuritzkes zu den Arbeiten der Aids Clinical Trials Group (ACTG) zum Thema Heilung, nachdem dies durch den Sponsor NIH mittlerweile ein Schwerpunktthema dieses Studiennetzwerkes wurde.

Die wichtigen Fragen

Er machte deutlich, dass man zunächst die richtigen Fragen stellen müsse:

Kann Therapieintensivierung die verbleibende Virusproduktion unter der Nachweisgrenze unterdrücken?
Gibt es eine praktisch bedeutsame Abnahme der latenten Reservoirs?
Können Strategien, die latent infizierte Zellen aktivieren, die Viruslast verringern?
Kann ein kombinierter Ansatz zu einer Kontrolle des Virus ohne Medikamente führen („functional cure“)?
Wie kann man die Reservoirs methodisch erfassen bzw. was muss man hierfür eigentlich messen?

Laufende Studien

Darauf gab er einen Überblick über die laufenden ACTG-Studien:

Kohortenstudien:

- A5276s: Patienten mit anhaltender Virusvermehrung trotz Therapie (bereits 70 Patienten aufgenommen und weitere 40 als geeignet identifiziert).
- Geplante Studie um die Abnahme der Reservoirs in verschiedenen Patientengruppen (akut infiziert, chronisch infiziert, Elite-Controller, „Blipper“, Patienten mit Therapieversagen bzw. Re-Suppression) zu untersuchen.

Interventionsstudien:

A5248/9s: Virale Dynamik unter TDF/FTC/RAL (s. Abstract 672). Da der Abfall der Viruslast unter RAL-haltigen Kombinationen deutlich schneller ist, sollen die Besonderheiten untersucht werden.
A5281: untersucht eine Multi-Antigen/Zytokin DNA-Vaccine (Rekrutierung läuft, bisher keine Verträglichkeitsprobleme)
A5286: In dieser Studie wird untersucht, ob Rifaximin (ein orales Breitbandantibiotikum, das nicht resorbiert wird und deshalb nur im Darm wirkt) die mikrobielle Translokation und damit die systemische Entzündungsreaktion beeinflusst. Dabei wird auch der Einfluss auf die Reservoirs untersucht.
A52301: Anti-PD1-Antikörper: Ruhende Zellen, in denen sich HIV „versteckt“ können durch Antikörper gegen den PD1-Rezeptor aus der Latenz geweckt werden und fangen an, Virus zu produzieren. Diese Studie ist noch in der Konzeptphase.
A52308: ART für Elite-Kontroller: Konzept.
A5314: Niedrig dosiertes Methotrexat (hat eine immunsuppressive Wirkung): Konzept.
PR652: Wirkung von Romidepsin auf die Reservoire (ein von Celgene entwickeltes Krebsmedikament, das auch als HDAC-Inhibitor wirkt und damit die Aktivierung latent infizierter Zellen bewirken kann, aber im Gegensatz zu vielen anderen dieser Substanzen im Ames-Test negativ, d.h. nicht mutagen ist): Konzept.

Ziele

Abschließend stellte Kuritzkes nochmals wichtige methodische Details der Studien ein:

Was ist das Ziel?

vollständige Heilung („sterilizing cure“)?
funktionelle Heilung (d.h. Kontrolle des Virus durch das Immunsystem)?
Reduktion / Eliminierung der verbleibenden Viruslast?
Reduktion / Eliminierung der Virusreservoirs in bestimmten Kompartimenten?

Welche Endpunkte sollen verwendet werden?

Beweis einer biologischen Aktivität auf das ausgesuchte Ziel bzw. den ausgesuchten Mechanismus?
Quantitativer Effekt auf die virologischen Reservoirs?
verbleibende Viruslast im Plasma?
provirale DNA in den PBMC?
provirale DNA in Zellen der Kompartimente (welche?)?
Zell-/Gewebe-assoziierte virale RNA?
Keine Virämie bei „analytischen Therapiepausen“ („analytic treatment interruption“, ATI - diese Abkürzung werden wir uns merken müssen!)

Dabei wies er auch gleich auf die Vor- und Nachteile einer ATI hin:

Vorteile:

Härtester Test für eine funktionale Heilung
Qualitative und quantitative Untersuchung möglich:
Wiederanstieg der Viruslast (oder eben nicht)
Zeit bis zum Wiederanstieg
Zeit bis zur Ausbildung eines Setpoints
Setpoint auf einem anderen (niedrigeren) Niveau als vor Therapie

Nachteile:

Risiko eines inflammatorischen Syndroms wie bei einer Primärinfektion
Risiko für Opportunistische Infekte, Herz-Kreislauf-Ereignisse, Tod (wie in der SMART-Studie)
Übertragungsrisiko

Außerdem müsse man überlegen, welche Patienten man am besten untersuchen solle:

Patienten mit erfolgreicher ART (d.h. Viruslast nicht nachweisbar)
Erst- vs. Folgeregime?
hochgradig Therapieerfahrene?
Patienten mit gut erhaltener Immunfunktion (hohe CD4-Zahlen) oder mit fortgeschrittener Erkrankung?
Elite-Controller?
Akut Infizierte?
Patienten, die eine Knochenmarktransplantation benötigen?

Schließlich dürfe man auch die Nutzen-Risiko-Abwägung nicht vernachlässigen, da sich alle neuen Verfahren mit der etablierten ART, die im allgemeinen gut vertragen wird und überschaubare Risiken birgt, messen müssen.

Aktivitäten von Gilead Sciences

Romas Geleziunas der virologische Direktor von Gilead Sciences gab einen Überblick über die Aktivitäten des Unternehmens.

Gilead fokussiert sich auf die Aktivierung der HIV-Expression in latent infizierten Zellen. Dafür gibt es mehrere mögliche Mechanismen:

Lockerung des Chromatins (HDAC-Inhibitoren)
Aktivierung von Transkriptionsfaktoren (NF-ƘB)
Aktivierung der HIV-mRNAElongation (PTEF-b)
Weitere, noch zu findende Mechanismen

Gilead hat dazu ein automatisiertes System entwickelt, mit dem man die Aufhebung der Latenz mit großen Probenzahlen (high througput system, HTS) messen kann.

Damit wurden aus dem Substanzarsenal von Gilead mehrere Substanzen gefunden, die Zellen aus der Latenz wecken können. Einer der gefundenen HDAC-Inhibitoren, GSI-002, zeichnet sich gegenüber anderen Substanzen aus dieser Klasse dadurch aus, dass er nicht mutagen ist und T-Zellen nicht selbst aktiviert. Weitere gefundene Substanzen, die aber noch weiter charakterisiert werden müssen, tragen so unglaubliche Namen wie Thapsigargin oder Tyrphostin A.

Ein weiterer denkbarer Mechanismus zur Eliminierung von HIV führt über den „Toll-like-Receptor 7“ (TLR7). Dieser Rezeptor bindet einzelsträngige RNA und löst die Bildung von Typ 1-Interferonen (IFNα/β) aus. GS-9620 ist ein TLR7-Agonist, der in verschiedenen Tiermodellen die Bildung viraler RNA und viralen Antigens deutlich senken konnte. In einem nächsten Schritt soll untersucht werden, ob diese Substanz bei der Eliminierung HIV-infizierter Zellen eine Rolle spielen kann. Weiter wird versucht, den Ablauf der HIV-Latenz besser zu verstehen und neue Substanzen zu finden, die hierbei eine Rolle spielen, bzw. die in diesen Prozess eingreifen können.

Aktivitäten von Sangamo Biosciences

Dale Ando von Sangamo Biosciences stellte noch einmal die Methode dieser Firma dar, mit Hilfe von sequenzspezifischen Zinkfingernukleasen gezielt das Gen für den CCR5-Rezeptor auszuschalten um damit die CD4-Zellen immun gegen eine HIV-Infektion zu machen. Leider wurden im Vergleich zu der Aufsehen erregenden Präsentation im letzten Jahr nur wenig neue Daten gezeigt. Besonders gut scheint das Verfahren bei einem Patienten gewirkt zu haben, der von Natur aus heterozygot für die Δ32-Mutation war, der also nur ein funktionales CCR5-Gen pro Zelle hat. Deshalb sollen die nächsten Studien auch bevorzugt mit solchen Patienten durchgeführt werden. In einem Nebensatz erwähnte Ando, dass die Firma das Verfahren nun auch für Stammzellen etablieren möchte. Dabei stellt sich aber derzeit das Problem, dass die Verfahren, die benötigt werden um die Zinkfingernukleasen in die Zellen zu schleusen, gleichzeitig den Differenzierungsprozess anregen - damit wären die Zellen dann keine Stammzellen mehr und für einen praktischen Einsatz im Sinne einer funktionellen Heilung nicht mehr geeignet. Oft lauern also bei der praktischen Umsetzung genialer Ideen Hindernisse an unerwarteter Stelle.

Immerhin konnte das aufwendige Verfahren aber für „normale“ CD4-Zellen inzwischen weitgehend automatisiert werden, so dass die Behandlung größerer Patientenzahlen, wie sie für weitergehende Studien erforderlich sind, möglich geworden ist.

Aktivitäten von Bionor Pharma

Anschließend präsentierte Birger Sørensen von Bionor Pharma, einer kleinen norwegischen Biotech-Firma mit gerade einmal 19 Angestellten, einen hochinteressanten Ansatz vor. Man hat bestimmte Abschnitte aus dem p24-Eiweiß. von HIV, die hochkonserviert sind, so verändert, dass sie vom menschlichen Immunsystem wesentlich besser erkannt werden können. Schon länger war bekannt, dass Infizierte mit einer starken Immunantwort gegen p24 eine langsamere Krankheitsprogression haben. Um die Impfantwort noch weiter zu verbessern, wird vor der Impfung mit dem Vacc-4x genannten Konstrukt als Adjuvans GM-CSF (ein Wachstumsfaktor für Granulozyten/Makrophagen) injiziert. Insgesamt vier Grund- und Boosterimmunisierungen bei 40 Patienten führten in 92% zu einer Immunantwort bei guter Verträglichkeit. In einer weiteren Studie, bei der zunächst während laufender ART die Impfung durchgeführt wurde, dann zehn Wochen gewartet wurde um dem Immunsystem Zeit zu geben, sich wieder zu „beruhigen“ und schließlich die ART abgesetzt wurde, sah man zwar sowohl bei den geimpften Patienten als auch bei denen, die Placebo erhalten hatten, einen Wiederanstieg der Viruslast, allerdings war der Setpoint bei den Geimpften um etwa 0,4 log geringer (d.h. die Viruslast betrug im Durschschnitt etwa 20.000 Kopien/ml statt 60.000 ). Nun hofft man, durch weitere Impfrunden diesen Setpoint noch weiter senken zu können. Gleichzeitig versucht man mit anderen Mitteln, z.B. durch die Gabe von Immunmodulatoren, die Impfantwort noch zu verbessern.

Ein weiterer Ansatz, als Vacc-C5 bezeichnet, zielt in eine ganz andere Richtung: Antikörper gegen die C5-Region von gp120 können das Virus zwar nicht neutralisieren, aber sie führen dennoch zu einer verlangsamten Krankheitsprogression. Man führt dies darauf zurück, dass der Komplex aus C5 und gp41 Ähnlichkeiten mit dem menschlichen HLA-Komplex hat und durch die Bindung an den T-Zell-Rezeptor die Immunzellen übermäßig aktivieren kann kann. Antikörper gegen C5 würden diese Hyperaktivierung des Immunsystems blockieren und damit den Krankheitsverlauf verlangsamen. In Tierversuchen konnten durch die Impfung mit Vacc-C5 solche Antikörper gebildet werden. Versuche beim Menschen sind der nächste Schritt, auch in Kombination mit Vacc-4x. Damit wäre ein Angriff auf das Virus sowohl mit dem humoralen als auch mit dem zellulären Arm des Immunsystems machbar. Beide Ansätze könnten somit bei der Suche nach der Heilung wichtige Puzzlestücke sein. Das derzeitige Hauptproblem ist allerdings die Finanzierung, da solche Studien teuer sind und Bionor als kleine Firma auf Gelder von Investoren angewiesen ist.

Stammzellforschung

John Zaia vom Beckmann Research Institute, gab einen Überblick über den Stand der Stammzellforschung im Bereich HIV. Eine Stammzelltransplantation hatte ja beim „Berliner Patienten“ zum Erfolg geführt und die „Heilung“ erst wieder auf die Agenda der wissenschaftlichen Community zurück gebracht. Bis dato ist aber nicht klar, welche Faktoren zur Heilung beigetragen haben. So gehen einige Experten davon aus, dass die Abstoßungsreaktion (Graft-vs.-Host-Reaction), die den Patienten fast das Leben gekostet hätte, einen entscheidenden Beitrag zur Heilung geleistet hat - zusätzlich zur Bestrahlung und intensiven Chemotherapie. Bis heute gibt es keinen zweiten „Berliner Patienten“, was vor allem daran liegt, dass die Kombination aus passenden Gewebemerkmalen und CCR5-Mutation vergleichsweise selten ist. Deshalb gibt es jetzt Anstrengungen, die erforderliche CCR5-Mutation mit gentechnischen Maßnahmen (Zinkfingernukleasen oder siRNA) künstlich in Spenderknochenmarkszellen herbeizuführen. Eine weitere Möglichkeit an Stammzellen zu gelangen, ist das Nabelschnurblut von Neugeborenen, weshalb es Bestrebungen gibt, eine Blutbank aus Nabelschnurblut von Neugeborenen mit CCR5-Mutation anzulegen. Insgesamt steckt die Stammzelltherapie noch in den Kinderschuhen. Bei Patienten, bei denen nicht aus medizinischen Gründen (meist ein Lymphom) eine Stammzelltherapie erforderlich ist, sind die Risiken derzeit zu hoch. Erst wenn es gelänge, Verfahren zu entwickeln, die Bestrahlung und Chemotherapie zur Beseitigung der infizierten Reservoirs überflüssig machen, hätte diese Methode eine Chance auf breitere Anwendung.

Zinkfingernukleasen

Pablo Tebas sprach über die Aktivitäten seiner Arbeitsgruppe. Neben der Zusammenarbeit mit Sangamo an den Zinkfingernukleasen (s.o.) versucht die Gruppe auch CD8-Killerzellen auf HIV zu hetzen, indem sie den Zellen gentechnologisch einen T-Zellrezeptor verpassen, der HIV besonders gut erkennen kann. Klinische Studien einschließlich 16-wöchiger analytischer Therapiepausen und Rektumbiopsien sind geplant. Schließlich wurde auch erneut das Interesse an der seit langem bekannten antiviralen Aktivität gegen HIV von Interferon α neu geweckt. So konnte in einer ersten Studie bei Patienten, die zunächst mit herkömmlicher ART unter der Nachweisgrenze waren, mit einer Monotherapie aus pegyliertem IFNα die Viruslast bei 45% unter 400 Kopien/ml gehalten werden. Gleichzeitig verringerte sich die Zahl der integrierten HIV-Genome in zirkulierenden CD4-Zellen. Interessanterweise zeigte sich diese Wirkung auch bei einer Gruppe von Patienten, die nur die Hälfte der üblichen Dosis (90 statt 180 µg/Woche IFNα) erhalten hatte - bei deutlich besserer Verträglichkeit.

David Evans und Nelson Vergel, zwei Aktivisten, hatten über das Internet eine Umfrage durchgeführt. Dabei ging es um die Bereitschaft von Patienten, an Studien teilzunehmen, die ihnen keinen unmittelbaren Nutzen aber möglicherweise erhebliche Risiken bringen. Dabei zeigte sich, dass unerwartet viele Patienten sich eine Studienteilnahme aus solch altruistischen Motiven vorstellen könnte.

Mechanismen der Persistenz

Steven Deeks gab Einblick in die Mechanismen der Persistenz von HIV:

Reservoir von langlebigen CD4-positiven, T_CM-Zellen (Central Memory Cells), die transkriptionell inaktives HIV-Genom integriert haben (latent infiziert).
Homöstatische Proliferation dieser Zellen (d.h. weil diese Zellen sich teilen um natürliche Verluste auszugleichen, wird auch das integrierte HIV-Genom auf die Tochterzellen verteilt und die Zahl latent infizierter Zellen nimmt nur sehr langsam ab)
„low level viral replication“ ausgelöst durch Umgebungs-Stimuli, z.B. durch Interaktion mit HIV-infizierten CD4-Zellen in Geweben.
Unvermögen eine effektive Immunantwort gegen HIV aufzubauen.

Deeks ging im einzelnen auf diese Mechanismen ein und beschrieb im Detail einige Wege, wie man sie überwinden könnte, so z.B. Antikörper gegen PD-1, die die Latenz aufheben können.

Keith Jerome und Hans-Peter Kiem bildeten den Abschluss und beschrieben ihren Ansatz mit dem Bestreben

ein HIV-resistentes Immunsystem dauerhaft in Patienten zu etablieren und
bestehende HIV-Reservoirs zu beseitigen.

Für das erste Ziel versucht man wieder, sich der Zinkfingernukleasen zu bedienen.

Die viralen Reservoirs sollen mit unterschiedlichen Verfahren angegangen werden:

Zum einen wird die Möglichkeit untersucht, infizierte Zellen mit siRNA-Sonden zu markieren und damit für das Immunsystem sichtbar zu machen, so dass Killerzellen die infizierten Zellen beseitigen können. Eine andere Methode verwendet sogenannte „Homing Endonukleasen“, besondere Restriktionsenzyme aus der Hefe. Das Enzym Y2-Anil konnte so verändert werden, dass es HIV-spezifische Bereiche erkennt und zerschneidet. Diese Schnittstellen werden dann vom zelleigenen Reparatursystem mit zufälligen Sequenzen aufgefüllt, was dazu führt, dass keine infektiösen Viruspartikel mehr gebildet werden können. Dieser Ansatz hat gegenüber der Methode mit der Tre-Rekombinase, die schon vor einiger Zeit beschrieben wurde, den Vorteil, dass Y2-Anil längere, konservierte Sequenzen im Genom von HIV erkennt was eine Wirksamkeit gegen viele verschiedene Varianten von HIV ermöglichen könnte, während die Tre-Rekombinase auf die relativ variablen LTR-Regionen von HIV beschränkt ist (tatsächlich ist die Wirkung der Tre-Rekombinase bisher nur an einem sehr artifiziellen Laborstamm von HIV gezeigt worden).

Fazit

Alle Redner dieses außerordentlich lehrreichen Workshops waren sich einig, dass man hinsichtlich einer Heilung keine vorschnellen und unrealistischen Erwartungen wecken dürfe. Zwar sind erste Schritte gemacht, aber es sind noch viele weitere Erfolge in der Analytik, der Grundlagenforschung und auch in der Umsetzung im Tiermodell und schließlich beim Menschen erforderlich, bis die Heilung von HIV in wirklich greifbare Nähe rückt.

CROI 2012