Dansker vil genmanipulere stamceller for at bekæmpe HIV

For syv år siden lykkedes det tyske læger at kurere en patient for HIV. Lægerne transplanterede knoglemarv fra en mand, der havde en sjælden genmutation, som gjorde ham immun over for HIV, over i deres patient, som både havde leukæmi og AIDS.

To år efter proklamerede de tyske læger, at operationen var lykkedes, og at deres patient var HIV-negativ.

Nu tager en dansk forsker med støtte fra Det Frie Forskningsråd til Stanford University i USA, som er et af de mest anerkendte i verden, for at kopiere og udvikle den tyske metode, så den kommer tættere på at kunne tages i brug som en generel helbredelsesmetode. Det er dog ikke et helt nemt projekt.

»Der findes groft sagt to typer HIV-virus og den genmutation, de tysker læger brugte, giver kun resistens over for den ene type,« siger Rasmus O. Bak, som har fået en bevilling fra Det Frie Forskningsråd til opholdet i USA.

»Desuden findes der kun ganske få mennesker, som har den mutation i genet kaldet CCR5, som gør kroppen resistent over for den ene type HIV. Så det er ikke nemt at skaffe kompatible celler med muterede CCR5-gener fra mennesker og transplantere dem over i HIV-smittede, som de tyske læger gjorde,« fortsætter han.

HIV finder hele tiden nye indgange til cellerne

Et andet problem er, at HIV er en virus, der hele tiden udvikler sig og finder nye måder at inficere kroppen på. Derfor er det muligt, at den med tiden vil finde en vej udenom mutationen i genet CCR5.

»Virussen muterer rigtig hurtigt. Det er derfor, man bruger en cocktail af forskellige medikamenter til at holde virussen nede hos dem, der er smittede. Hvis man kun bruger ét medikament, laver den en undvigemanøvre og finder en måde at modvirke medikamentet,« siger Rasmus Bak.

»Med tiden er det muligt, at den også kan finde en måde at undvige den resistensskabende genmutation, de tyske læger brugte til at helbrede deres patient. Derfor vil vi prøve at skabe fire genetiske barrikader mod HIV, så virussen virkelig skal lave mange undvigemanøvrer for at komme ind,« fortsætter han.

Forskere skaber HIV-resistent genmutation

I USA skal Rasmus Bak for det første forsøge at designe og manipulere gener, så cellerne bliver resistente over for begge typer HIV. Dernæst skal han behandle stamceller for at skabe en resistens, der holder livet ud.

For at forstå den komplicerede proces, Rasmus Bak skal i gang med, er lidt forhistorie nødvendig:

Siden den tyske succes med at skabe HIV-resistens har forskere forsøgt at skabe den HIV-resistente mutation i raske CCR5-gener, så de ikke er afhængige af at finde frem til de få mennesker, som har mutationen naturligt. Det gør de ved at bruge en metode, der involverer såkaldte ’Designer Nukleaser’ (Se faktaboks). Metoden gør det muligt at ramme bestemte gener med enzymer, som skærer DNA-sekvenser over.

»Når man bruger Designer Nukleaser til at skære gener over, forsøger cellerne at reparere dem igen, men nogle steder bliver reparationen ikke perfekt, og så bliver genet ødelagt. På den måde kan man skabe en mutation i CCR5-genet, som den ene type HIV-virus bruger til komme ind i cellen. Så kan virusset ikke komme ind den vej,« siger Rasmus Bak.

»Metoden bliver allerede nu testet i patienter, der kun er inficeret med denne ene type HIV, og de foreløbige resultater virker lovende. Kroppen kan nemlig sagtens fungere med et defekt CCR5-gen.«

Genmutation er kun resistent overfor en type HIV

Problemet er, at den anden type HIV ikke kommer ind i cellerne gennem CCR5, men bruger et andet gen kaldet CXCR4 som indgang. I teorien ville man også kunne ødelægge CXCR4, men forskerne er ret sikre på, at kroppen tager skade af sådan en operation.

CXCR4 er nemlig vigtig for produktionen af immunsystemets celler samt for deres evne til at signalere mellem hinanden, når kroppen bliver angrebet af infektioner og virusser .

»Hvis man ødelægger genet i stamceller, vil både stamcellerne og alle de specialiserede immunceller, som de producerer, få et ødelagt CXCR4-gen. Studier i mus viser, at det drastisk kan hæmme udviklingen af flere celletyper i immunforsvaret, hvis genet mangler. Musene kommer til at mangle vigtige immunfunktioner, når CXCR4 bliver ødelagt,« siger Rasmus Bak.

»Den forholdsvis lille procentdel, som går rundt med et defekt CCR5-gen, er ikke syge – deres kroppe fungerer normalt. Men indtil videre har man ikke fundet mennesker, som naturligt mangler CXCR4-genet, så vi formoder, at menneskekroppen også vil reagere meget negativt på at få det ødelagt,« siger Rasmus Bak.

Cellerne snydes til at reparere DNA efter en skabelon

Rasmus Baks plan er at lave en genmodifikation i celler, så de bliver immune over for begge typer HIV, men da han ikke bare kan ødelægge begge gener, som HIV benytter for at inficere celler, må han nøjes med at ødelægge CCR5-genet og samtidig benytte en spidsfindig deltalje ved Designer Nukleaser:

»Når cellerne prøver at reparere de DNA-brud, som Designer Nukleaserne har forårsaget i CCR5-genet, kan vi tilsætte en reparationsskabelon, som vi selv har konstrueret. På den måde snyder vi cellerne til at reparere DNA’et efter vores skabelon, og vi kan derved indsætte nye gener i det ødelagte CCR5-gen. De gener, vi ønsker at introducere, har alle den egenskab, at de på hver deres måde modvirker infektionen af begge typer HIV, « forklarer Rasmus Bak.

»Ved at ødelægge CCR5 samtidig med, at vi introducerer de tre nye gener, som modarbejder begge typer HIV, skaber vi fire barrikader mod virussen. Så skal den virkelig bruge mange undvigemanøvrer for at komme ind,« forklarer han.

Mus får genmanipulerede celler og HIV-infektion

Rasmus Bak og de amerikanske kolleger laver forsøgene ved i første omgang at genmanipulere celler i laboratoriet for dernæst at transplantere cellerne med de HIV-afvisende proteiner ind i mus. Dyrene får derefter en indsprøjtning med HIV, så forskerne kan undersøge, hvordan de genmanipulerede celler reagerer på HIV-infektionen, og om virussen spredes.

»Vi ved ikke, om de tre restriktionsfaktorer (de HIV-afvisende proteiner, red.) kan skade cellerne. Det kan man undersøge i musene og i celler, der er dyrket i kulturer,« siger Rasmus Bak.

De celler, forskerne i første omgang bruger i forsøgene, kaldes T-celler. T-celler er en gruppe hvide blodceller, som spiller en central rolle i immunsystemet, og som er de primære mål-celler for HIV. T-cellerne går naturligt til og erstattes af nye celler i løbet af nogle år.

For at skabe en resistens mod HIV, der varer livet ud, er forskerne nødt til også at bruge stamceller.

»Når vi har lavet forsøgene med T-celler, er det også planen, at vi vil behandle stamceller. Ved at manipulere stamcellers gener, er det sandsynligt, at vi kan opnå en livslang resistens mod HIV. Det vil sige, at man vil kunne lave genterapien én gang, og så behøver patienten ikke tage HIV-medicin mere,« siger Rasmus Bak.

Selvom han og de amerikanske kollegaer håber, at deres projekt kan føre til en endelig kur mod den virus, der har smittet og dræbt millioner af mennesker, siden den blev opdaget i starten af 1980’erne, kommer der til at gå et stykke tid, før en mulig kur vil kunne tages i brug.

For hvis forskerne har succes med museforsøgene, skal genmanipulationen testes i aber, og først derefter vil man kunne begynde at lave kliniske forsøg med mennesker.