مدلهای حیوانی مورد استفاده در ژن درمانی HIV-1
درک احتمال کارایی ژن درمان ضد HIV-1، نیازمند استفاده از مدلهای حیوانی است. مدل حیوانی کامل از عفونت HIV-1 انسانی وجود ندارد. پس به همین دلیل محققان از هر دو مدل جونده و پریمات استفاده کردند.
مدل موش برای ژن درمانی HIV-1
ویژگی‌های عفونت HIV-1 در مدل موش.
برای آزمایشات in vivo در HIV-1، رویکردهای نوآورانه نقص ایمنی موش (SCID mice) را برای پیوند به سلول و بافت انسانی که مستعد عفونت ویروسی است بکار گرفتند. هم اکنون نیز برای پاتوژنز HIV-1 و ارزیابی دارو از دو پیوند بیگانه مدل موشی استفاده می‌شود. مدل موشی hu-PBL-SCID با پیوستن به PBLهای انسان بزرگسال ساخته می‌شود، درحالیکه مدل thy/liv از SCID-hu موش (SCID-hu) دراثر پیوند کبد با بافت تیموس در جنین انسان و زیر کپسول کلیه تولید می‌شود. درباره مورد دوم تجربه عمومی بیشتری وجود دارد به همین دلیل این مبحث مختص مدل thy/liv SCID-hu است. در این سیستم، تیموس و کبد منبع سلول بنیادی محسوب می‌شود و یک microenviroment استرومایی که سلولهای هماتوپوئیتیک پروژنیتور تحت تمایز خاص سویه قرار می‌گیرند.
در عرض چند ماه پس از پیوند، ارگان متحد (thy/liv) رشد تیموس انسانی با تولید عروق و آمیزش کبد جنین با بافت تیموس را نشان می‌دهند. این پیوند، شکل گیری بافت لنفاوی را به عنوان یک ویژگی غالب تا یک سال حفظ می‌کند. T cellهای انسانی یافت شده در ارگان از نظر فنوتیپی و عملکردی طبیعی‌اند و حدودا دو ماه بعد پیوند می‌توان آن‌ها را در خون یافت. عفونت با HIV-1 منجر به Load ویروسی بالا می‌شود. سویه X4-tropic باعث تخریب سلولهای ویروسی می‌شود، بنابراین جنبه‌های کلیدی پاتوژنز ویروسی را تقلید می‌کند.
در این دو مدل موشی که تصور شد، مدل موش SCID-hu با توسعه بیشتر اجازه انتقال و بازسازی سلول بنیادی اگزوژن را داد. سلولهای اجدادی خونساز خالص CD34+ که از منابع مختلفی مثل کبد، مغز استخوان و خون بند ناف جنین بدست آمده‌اند، زمانیکه به پیوند thy/liv ارائه شود، به لنفوسیت‌های T نرمال تبدیل می‌شوند. علاوه بر این، ترانسداکشن با وکتورهای رتروویرال به درون سلولهای CD34+ و قبل از بازسازیشان به پیوند، سلول‌هایی تولید می‌کند که توالی وکتور را حفظ و بیان می‌کند.
درحال حاضر سیستم SCID-hu تنها سیستم in vivo برای ارزیابی دقیق پتانسیل تیموپوئیتیک و مقاومت به HIV-1 در سلولهای خونساز اجدادی با وکتور انتقالی است. هم‌چنین امکان ارزیابی اینکه آیا تمایز T cell با انتقال و بیان ترانسژن تغییر می‌کند یا خودبه‌خودی است را مهیا می‌کند.
از دیگر مزایای استفاده از SCID-hu شامل: ۱.سلولهای دارای وکتور انتقالی می‌توانند مستقیما به پیوند تزریق شوند و امکان دسترسی مستقیم به استرومای تیموس را فراهم می‌کند، بنابراین گام homing تیموسی برای سلولهای اجدادی تسریع می‌شود.
۲.بیشتر سلولهای تزریقی در پیوند باقی مانده و تبدیل به T cell می‌شوند، پس جمع‌آوری بیوپسی برای تجزیه و تحلیل بیشتر را آسان می‌کند.
۳.پیوند تیموس در صورت نیاز می‌تواند به طور سریالی تا سه بار بیوپسی شود، که منبع غنی از تیموسیت‌ها در مراحل گوناگون تمایز را تامین می‌کند.
۴.تعداد کافی از T cellهای تمایز یافته که شامل وکتوراند می‌توانند از پیوند بر مبنای مارکرهای HLAهای سلول اهدایی برای ارزیابی in vitro افتراق یابند.
۵.clonality سلولهای تمایز یافته را به راحتی می‌توان ارزیابی کرد.
۶.لنفوسیت‌های CD4+ انسان در پیوند می‌توانند به طور مستقیم با HIV-1 به چالش کشیده شوند تا حفاظت سلولهای حاوی ترانسژن in vivo سنجیده شود.
۷.درنهایت، داده‌های می‌توانند در مدت کوتاه و در عرض سه ماه به دست آیند.
تحقیقاتی که از این مدل‌ها استفاده کرده‌اند.
تعدادی از مطالعات برای ارزیابی کارآمدی ساختارهای ضدHIV-1 مختلف از این مدل استفاده کرده‌اند.در فرایندهای ژن درمانی مبتنی بر پروتئین، سلولهای CD34+ با ژن کننده پروتئین transdominant Rev-M10 تبدیل می‌شوند، و زمانیکه به پیوند SCID-hu ارائه شوند، به صورت نرمال به سلولهای CD34+ که به چالش‌های in vitro در HIV-1 تمایز می‌یابند. به طور مشابه، کارایی ژن توکسین دیفتری A که با یک HIV-1 تحریک شده، در این مدل نشان داده شده است. در تحقیقات بعدی بسیاری از ساختارهای ضد HIV-1 که برپایه RNAاند مورد ارزیابی قرار گرفتند. ریبوزوم‌های هدف HIV-1 Tat، Rev و Env از نظر اثربخشی در سلولهای تمایز یافته مورد آزمایش قرار گرفتند.
پتانسیل اثرات سمی این ساختارها در سویه‌های مخصوص تمایز یافته سلولهای بنیادی تبدیل شده به تیموسیت با وکتور، مورد بررسی قرار گرفت. علاوه بر تایید اثربخشی آن، نتایج این تحقیقات هیچ اثر جانبی آشکار از وکتور یا ترانسژن در نسل T cell نشان نداده است. ریبوزومی که مورد هدف کورسپتور CCR5 سلولی HIV-1 قرار گرفته هم در این سیستم مورد آزمایش قرار گرفت. وکتورهای مرسوم رتروویرال بر مبنای MLV در تحقیقات ذکر شده بالا استفاده شده است. در کاری که اخیرا انجام شده، وکتور استخراجی جدید SV40 برای انتقال آنتی بادی ضد HIV-1اینگراز استفاده شده است. تیموسیت‌های تبدیل شده با وکتور در پیوند SCID-hu به چالش‌های HIV-1 مستقیم مقاوم است.
