¿Es posible curar la

Infección por VIH?

Santiago Moreno Hospital Ramón y Cajal

Universidad de Alcalá

Instituto Ramón y Cajal de Investigación Sanitaria (IRYCIS)

¿El final del SIDA?

prevención curación buscar,

diagnosticar

y tratar

3

0.001

0.01

0.1

1

10

100

1000

10000

100000

1000000

0 100 200 300

Tiempo en TAR (días)

Primera fase (t1/2 = 1 día)

Segunda fase (t1/2 = 14 días)

Limite de

deteccion

Dinámica de la Replicación del HIV-1 en

Pacientes en Tratamiento Antirretroviral

Inicio 3 fármacos

Erradicación en

2-3 años

Bajo el límite de detección

50

Why is HIV not eradicable?

Years on HAART 0

off HAART 1

Rapid rebound when HAART stopped H

IV R

NA

(co

pie

s/m

L)

CD

4 c

ou

nt (c

ells

/mm

3)

5

¿Por qué no es el VIH erradicable?

Rebrote tras la suspensión del TAR

Reservorios

celulares

Viremia

residual

Reservorios

anatómicos

¿De dónde procede el virus que rebrota?

6

0.001

0.01

0.1

1

10

100

1000

10000

100000

1000000

0 100 200 300

Tiempo en TAR (días)

Primera fase (t1/2 = 1 día)

Segunda fase (t1/2 = 14 días)

Limite de

deteccion

Dinámica de la Replicación del HIV-1 en

Pacientes en Tratamiento Antirretroviral

Inicio 3 fármacos Bajo el límite de detección

1) Reservorios celulares

2) Replicación vírica persistente

7

Linfocitos T CD4+ activados

no infectados

Linfocitos T CD4+ activados

infectados productivamente

T1/2 = 0.7 días

VIH circulante

T1/2 = 1 hora

Poblaciones susceptibles

de vida media larga

T1/2 = 14 días

93-99%

1-7%

8

Linfocitos T CD4+ activados

no infectados

Linfocitos T CD4+ activados

infectados productivamente

T1/2 = 0.7 días

VIH circulante

T1/2 = 1 hora

Linfocitos T CD4+ memoria

Latentemente infectados

T1/2 ~ 4 años

Poblaciones susceptibles

de vida media larga

T1/2 = 14 días

93-99%

1-7%

9

Linfocitos T CD4+ activados

no infectados

Linfocitos T CD4+ activados

infectados productivamente

T1/2 = 0.7 días

VIH circulante

T1/2 = 1 hora

Linfocitos T CD4+ memoria

Latentemente infectados

T1/2 ~ 4 años

Poblaciones susceptibles

de vida media larga

T1/2 = 14 días

93-99%

1-7%

10

0.00001

0.0001

0.001

0.01

0.1

1

10

100

1000

10000

0 1 2 3 4 5 6 7 8

Tiempo en tratamiento (años)

Fre

cu

en

cia

(IU

PM

) Frecuencia de las células CD4+ latentemente

infectadas en función del tiempo en tratamiento

-

t ½ = 44.2 meses

73.4 años

Ramratnan B. J AIDS 2004

Intensification with ABC±EFV

Intensification with Maraviroc

Gutierrez C. PLoS One 2011

Intensification with Raltegravir

Vallejo A. AIDS 2012.

ART intensification with PI or EFV does

not reduce residual viraemia

Dinoso JB, et al. Proc Natl Acad Sci USA 2009;106:9403-8.

HIV

-1 R

NA

co

pie

s/m

L

Basal Week 12 * Week 24

ART intensification with maraviroc

does not reduce residual viraemia

Gutiérrez C, et al. XXVIII International AIDS Conference, Vienna 2010 TUPE0015.

Detection limit < 0,3 cop/mL

Detection limit < 2 cop/mL

Detection limit <0,6 and < 0,4 cop/mL

* Failure of internal standard

in 2 samples

Adapted from Yukl SA, et al. J Infect Dis. 2010;202:1553-61.

N=8, time on HAART with undetectable HIV RNA 2.8 – 12 years

Is there residual HIV replication?

GI tract

Raltegravir intensification: one third of

patients have residual replication

Adapted from Buzón MJ, et al. Nat Med 2010;16: 460-5.

2 L

TR

circle

s /

mill

ion c

ells

Raltegravir

Barriers to cure:

Residual viral replication

It seems unlikely that viral replication occurs in plasma in

patients on ART

It seems very likely that viral replication occurs in

extraplasma sites (i.e. gut) in patients on ART

The need to intensify therapy for eradication purposes

still to be answered, but possibly a cure will not be

achievable without suppressing all residual viral

replication in tissues

Important not to confuse with the immediate clinical

benefits of intensification (none!)

The cell reservoir: latent infection can be

established in many T cells

Thymus Peripheral circulation

M M M M

Effector/

transitional

Central

memory

Ag

Central memory

Bone marrow

Chun TW, et al. Nature 1997; 387:183-8; Finzi D, et al. Science 1997;278:1295-300; Brooks DG, et al. Nat Med 2001;7:459-64;

Chomont N, et al. Nat Med 2009;15:893-900; Dai J, et al. J Virol 2009: 83:4528-37; Carter CC, et al. Nat Med 2010;16:446-51;

Wightman F, et al. J Infect Dis 2010;202:1738-48.

Naïve T

cells

Transitional memory Multipotent

progenitor cells

Latent reservoir

Naive

20

21

22

23

Potential anti-latency drugs

Adapted from Richman DD, et al. Science 2009;323:1304-7

Drugs under investigation

Histone deacetylase inhibitors

– >25 HDACis in advanced clinical development for

cancer

– Vorinostat (SAHA; Merck) licensed for T-cell

lymphoma

PKC agonists

– Prostratin, Bryostatin-1

Combination therapy most potent

Bolden JE, et al. Nat Rev Drug Disc 2006;5:769-84; Prince HM, et al. Clin Cancer Res 2009;15:3958-69;

Contreras X, et al. J Biol Chem 2009;284:6782-9; Archin NM, et al. AIDS Res Hum Retroviruses 2009;25:207-12;

Reuse S, et al. PLos One 2009;4:e6093; Burnett JC, et al. J Virol 2010:84:5958-74

• Vorinostat (SAHA), a potent oral HDAC inhibidor, induces the expression of HIV from latently

infected cells ex vivo.

• Pilot, proof of concept clinical trial in 6 patients under antiretroviral treatment with plasma VL <50

copias RNA/mL for at least 6 months, > 300 CD4/mm3, and whose latently infected CD4 cells

had a positive response to SAHA in vitro (from 13 recruited patients).

• Determination of HIV intracellular RNA in resting CD4 obtained by leucopheresis in visit 2 and 5

and residual viremia by single copy assay.

• Vorinostat was safe and well tolerated. There were no adverse events of severity greater that

grade 1.

Archin et al. Nature 2012.

* *

400 mg 200 mg 400 mg

Visite 1 2 3 4 5

PK TAR

= Leucopheresis * * *

Reactivation of latent HIV with vorinostat:

A pilot clinical trial

Archin et al. 19th CROI. Seattle, 5 – 8 Marzo 2012. Oral #157LB

• Pharmacokinetic studies were done at

visit 4 after a 400 mg dose of vorinostat.

• At visit 5, after 8 hours of a dose of 400

mg, a leucopheresis was performed and

intracellular HIV RNA was measured in

memory T cells to evaluate latency

reactivation: a mean 4,8-fold increase

was observed (range 1,5-10 fold

change).

• All the changes were statistically

significant without differences between

central memory and transitional cells.

• An increase in histone acetylation was observed.

• No effect on residual viremia

Reactivation of latent HIV with vorinostat:

A pilot clinical trial

• Se piensa que la participación de los linfocitos CD4 memoria-central (TCM) es clave

en el establecimiento del reservorio y la patogénesis del SIDA.

• Estudio RV254/SEARCH 010: tratamiento precoz con TAR durante infección aguda en Tailandia:

– 68 pacientes incluidos en estadios Fiebig I-III (media de tiempo de infección

15 días).

– Tratamiento en 2 días después de inclusión, seguimiento 2 años,

73% Subtipo CRF_01AE.

– Detección ultrasensible de DNA total e integrado en PBMCs (n=68),

biopsia de sigma (n=21) y subpoblaciones linfocitarias (TCM, TTM y TEM, n=9).

• Resultados: (1) muy poco DNA de VIH integrado en PBMCs (A) y sigma (B)

en pacientes en estadio Fiebig I (carga viral + y p24, ELISA y WB negativos).

El TAR durante la infección aguda impide el establecimiento

del reservorio en células T

memoria-central (1)

Ananworanich J. et al. 20th CROI. Atlanta, 3 – 6 Marzo 2013. #47

% de resultados

negativos A

100.000

10.000

1.000

100

10

0

Fiebig I

(n=24)

Fiebig II

(n=7) Med

ian

a d

e D

NA

de

VIH

in

teg

rad

o,

co

pia

s/1

06 P

BM

Cs

Fiebig III

(n=36)

0.0005

29% 92%

53%

0.002

B

100.000

10.000

1.000

100

10

0

Fiebig I

(n=24)

Fiebig II

(n=7)

Med

ian

a d

e D

NA

de

VIH

inte

gra

do

en

el

co

lon

sig

mo

ide

,

co

pia

s/1

06 c

élu

las 0.01

88% 30%

Cura funcional de un niño tras recibir

TAR precozmente (1)

• RN a término por parto vaginal, edad actual 28 meses, sexo y raza no especificados.

• En parto test rápido anticuerpos VIH+ en la madre, WB +, CV: 2.423 cp/μL, CD4 644/μl, genotipado de

VIH: wild type y subtipo B.

• RN a las 30 horas: DNA VIH + VL: 19812 cp/μL (en dos muestras independientes).

• Se inicia tratamiento vía oral con AZT, 3TC y NVP a dosis terapéuticas, a los 7 días cambio de NVP

por LPV/r. No lactancia materna.

• Monitorización carga viral:

Persaud D. et al. 20th CROI. Atlanta, 3 – 6 Marzo 2013. #48LB

RN

A

de

VIH

-1 (

co

pia

s/m

L)

Edad (días)

2.617 c/mL (3,4 log)

516 c/mL (2,7 log)

265 c/mL (2,4 log)

<48 c/mL (<1,68 log)

19.812 c/mL (4,3 log)

AZT/3TC/NVP

31 horas - 7 días

AZT/3TC/LVP/r

7 días– 18 meses

Símbolos cerrados = detectable

Símbolos abiertos = carga viral indetectable

• Pérdida de seguimiento a los 15 meses.

• A los 23 meses acude de nuevo a la consulta.

• TAR interrumpido a los 18 meses según cuidadores.

• Después de ≥ 5 meses sin TAR: ELISA, WB y CV negativos:

Persaud D. et al. 20th CROI. Atlanta, 3 – 6 Marzo 2013. #48LB

RN

A d

e V

IH-1

(co

pia

s/m

L)

Meses de vida

Sin TAR

RNA de VIH indetectable en plasma

ELISA negativo para VIH

PCR negativa para DNA de VIH

Regimen #1: AZT/3TC/NVP (31 horas – 7 días de vida)

Regimen #2: AZT/3TC/LPV/ritonavir (7 días – 18 meses de vida)

Cura funcional de un niño tras recibir

TAR precozmente (2)

• Pruebas adicionales para detectar viremia residual:

Persaud D. et al. 20th CROI. Atlanta, 3 – 6 Marzo 2013. #48LB

Medición Tipo de muestra (cantidad) Edad durante la prueba

Cantidad (por 1x106

células)

N.º de células comprobadas por pozo

(nº de réplicas positivas)

DNA proviral total

PBMC 24-meses <2,7 [0] 122.000 (0/2)

26-meses 4,2≠ [0] 113.000 (1/6)

Células T CD4+ en reposo 24-meses <3,5 [0] 96.500 (0/3)

26-meses <2,5 [0] 134.000 (0/6)

Rica en células T CD4+ activadas 24-meses <2,2 [0] 154.000 (0/6)

26-meses <2,6 [0] 130.000 (0/6)

Células adherentes derivadas de los monocitos 37,6* [0] 14.300 (1/3)

26-meses <11,5 [0] 29.000 (0/6)

Viremia residual na

Plasma 24-meses 1- copia/mL na

Recuperación de virus

infecciosos Células T CD4+ en reposo 26-meses

24-meses

<2 copias/mL <1/22x106 IUPM (Ningún

VIH recuperado) na

≠ =Límite de detección = 2,9 copias/millón de células; *Límite de detección = 23,3 copias/millón de células.

Cura funcional de un niño tras recibir

TAR precozmente (3)

• Sólo detección marginal de VIH en 2 de 38 determinaciones en células

y 1 copia en plasma en SCA.

Problemas para la erradicación:

el reservorio latente es 50 veces mayor

• En pacientes en TAR, la estimación del reservorio de células latentemente infectadas con virus

inducibles en cultivo, era de 1 célula por cada 106 CD4 en reposo

(Siliciano et al 2003).

• Mediante técnicas de biología molecular (digital PCR) la frecuencia es mucho mayor: 300-

600/106.

¿Se explica esta diferencia por la detección de formas integradas defectivas?:

• Sólo en parte: mediante secuenciación de clones individuales de VIH integrado

(213 clones de 8 pacientes en TAR supresor), el 87,8 sería defectivo pero un 12,2% serían

provirus competentes:

Ho Y.C. et al. 20th CROI. Atlanta, 3 – 6 Marzo 2013. #43

Grandes deleciones

internas, 49,80%

Hipermutados, 27,70%

Inserciones/Mutaciones,

10,30%

Genoma proviral intacto, 12,20%

• El inhibidor de diacetilasas de histonas Vorinostat/SAHA, ha demostrado in vitro

e in vivo que puede reactivar VIH latente sin inducir activación inmunológica,

y es por el momento la estrategia más desarrollada para purgar el reservorio

(Archin NM et al, Nature 2012).

• ¿Se reactivan todas las células latentemente

infectadas con Vorinostat?:

– Purificación de CD4 de 14 pacientes.

– Estimación de carga proviral por qPCR.

– Dilución límite y cultivo para estimar la

cantidad de VIH inducible conαCD3αCD28

(inducción máxima) y Vorinostat

(concentración terapéutica).

• La mayor parte de los provirus no son inducibles

con el estímulo deαCD3αCD28 (sólo posible in vitro).

• Una fracción todavía menor (0,13%) es activada

por Vorinostat se necesitarían estrategias mucho

más efectivas para la erradicación.

Problemas para la erradicación:

sólo una pequeña fracción del VIH proviral se reactiva con

Vorinostat

Cillo A. et al. 20th CROI. Atlanta, 3 – 6 Marzo 2013. #371

fPVE: fracción de Provirus Inducible

Número de ID del

paciente

Anti-CD3/CD28 fPVE

SAHA fPVE

1 1,8% ND

2 1,6% 0,12%

3 1,3% 0,074%

4 2,3% 0,28%

5 2,8% 0,030%

6 4,1% 0,14%

7 2,4% ND

8 1,3% ND

9 1,5% ND

10 0,34% ND

11 0,29 ND

12 1,1% ND

13 0,16% ND

14 0,35% ND

Media ± DE 1,5% ± 1,1% 0,13%

± 0,09%

Prerequisites to achieve a cure

Complete suppression of viral replication – ART intensification?

Elimination of latently infected cells – Anti-latency drugs?

– Immunotoxins? Gene therapy? Others?

Prevention of new cell infection – Gene therapy?

– Pharmacological blockade (i.e. CCR5 inhibitors, integrase inhibitors)?

HIV can be eradicated

Hutter G, et al. N Engl J Med 2009;360:692-8

Sterilising cure: lessons learned

Latently infected cells can be eliminated

Anatomical reservoirs can decay

Complete viral suppression without HAART is possible Adapted from Hutter G, et al. N Engl J Med 2009;360:692-8

102

103

104

105

106

107

HIV

-1 R

NA

(c

op

y/m

L)

HAART HAART

AML diagnosis 2nd bone marrow

transplantation

Bone marrow

transplantation

2007 2008 2010

GI tract biopsy CSF

Cellular and humoral response to HIV-1

Adapted from Hutter G, et al. N Engl J Med 2009;360:692-8

What happened in the Berlin patient?

Prerequisite 1: – The HIV-1 reservoir was significantly reduced by the depletion of the T

cell pool by the conditioning regimen for stem cell transplantation

Prerequisite 2: – HIV-1 replication was abrogated in the remaining T cell fraction due to the

absence of activated CD4 T cells under immunosuppressive treatment

Prerequisite 3: – No new cell infection occurred since repopulating CD4 T cells were

resistant to CCR5-tropic HIV-1 infection because of the absence of CCR5 surface expression.

Hutter G, et al. N Engl J Med 2009;360:692-8

Reducción del reservorio viral en pacientes trasplantados con

células madre hematopoyéticas de donantes CCR5wt

• Se observa una supresión

persistente de la replicación del

VIH en dos pacientes VIH+ a los

que se realizó un trasplante de

células madre hematopoyéticas

CCR5wt.

• Tras la reconstitución completa

de linfocitos T CD4+ por el

trasplante, los dos pacientes

mostraron viremia indetectable,

ausencia de ADN proviral en

sangre periférica y un descenso

en los niveles de anticuerpos

frente al VIH.

Henrich T.J. IAS 2012. Washington DC. 19 - 27 Julio. #THAA0101

• Conclusión: la disminución del reservorio en estos pacientes puede ser debido a: (i) el efecto del cART

mantenido que impide la reinfección del injerto; (ii) a la quimioterapia que destruye los linfocitos del receptor;

(iii) a una reacción injerto contra huésped que destruye los linfocitos residuales infectados.

• Para evaluar la erradicación viral en estos pacientes es necesario: (i) detectar el RNA y/o DNA viral en tejidos,

especialmente en el GALT y (ii) suprimir el cART para confirmar la curación funcional o la erradicación.

Viral outgrowth assay

negative day +1266

No 2-LTRs

detected

55

Lafeuillade A

Estrategias de erradicación del VIH