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Papel de los anticuerpos monoclonales y los anticuerpos neutralizantes en el VIH.

¿Pueden llegar a tener utilidad?

Málaga, 1 de junio de 2018

José Sanz Moreno

Enfermedades Infecciosas

Sinopsis

• Concepto y mecanismo de acción de los Ac neutralizantes (bNAbs)

• Los bNAbs en ratones humanizados y en primates

• Los bNAbs en humanos

• Tratamiento combinado

• Terapia génica con vectores

• Tratamiento PRECOZ con bNAbs

• ¿Existe futuro para los bNAbs en el tratamiento del VIH?

• Conclusiones

Sinopsis








• Conclusiones

Background: Structure of the HIV Envelope (Env)

Zhang Z, et al. Int J Mol Sci 2016, 17, 1901-12.

Electron microscopy representations of bNAbs bindingto the Env trimer

Burton DR, Hangartner L. Annu Rev Immunol 2016.34:635-59.

Inmunoterapia del VIH vs. TAR clásico

Ventajas de los bNAbs

• Efecto neutralizante viral directo (sobre el virus libre)*

• Posible eliminación de células infectadas, a través de los receptores Fc de los Ac (contribuye a la eliminación del reservorio viral persistente)

• Posible estimulación de la respuesta inmune, mediante la producción de inmunocomplejos

• Semivida más prolongada

• Posible liberación a través de vectores adenovirales (AAV) (administración cada varios meses)

• Mejor penetración en los tejidos

• Mayor seguridad (menos efectos adversos)

- Yaseen MM, et al. Intern Rev Immunol 2017;36:31-40.- Bar KJ, et al. N Engl J Med 2016;375:2037-50.- Ledgerwood JE, et al. Clin Exper Immunol 2015;182: 289–301.

*Los fármacos ARV actuales son activos solamente sobre las células infectadas por el VIH.

Mecanismos fisiopatológicos de la infección aguda por SHIV en macacos

Sin tratamiento – Con TAR – Con inmunoterapia (bNAbs)

Nishimura Y, Martin MA. Cell Host & Microbe 2017;22:207-16.

Breadth and potency of bNAbs

Burton DR, Hangartner L. Annu Rev Immunol 2016.34:635-59.

Predicted probability of infection as a function of antibody levels

• Compared to control animals, which required 2 to 6 challenges (median=3 weeks) forinfection, a single bNAb infusion prevented virus acquisition for up to 23 weeks.

• This effect depended on antibody potency and half-life.

Gautam R, et al. Nature 2016;533:105-9.

Sinopsis








• Conclusiones

Plasma Levels of HIV-1 RNA Measured by Quantitative RT-PCR in HIV-1- Infected hu-PBL-SCID Mice after Administration of the Neutralizing Ab b12

Fue la primera experiencia preclínica utilizando Ac neutralizantes en ratones humanizados, infectados con VIH-1

Poignard P, et al. Immunity 1999;10:431–8.

• 1995-2014: first bNAbs against HIV were discovered and tested in humans

• Several clinical trials focused on three monoclonal antibodies– 2G12 / 2F5 / 4E10

– In vitro assays showed these Abs had breadth and potency

• Safe and well-tolerated in HIV-infected subjects on ART

• mAb combination therapy did not prevent viral reboundfollowing treatment interruption

• Viral escape mutations developed in nearly everyone

Early Efforts: First Generation ‘Broadly’ Neutralizing Antibodies

Plasma viral RNA (log copies/ml) in rhesus monkeys chronicallyinfected with SHIV-SF162P3 following a single infusion (arrows) of PGT121, 3BCN117, and b12.

Proviral DNA (copies/106 PBMC) in the monkeys that received thetherapeutic mAb cocktail on day 0 and day 7, or controls (inset).

• PGT12110 is N332 glycan-dependent mAb• 3BNC117 and b12 are CD4 binding site-

specific mAbs

Barouch DH, et al. Nature 2013;503:224-8.

(e) Correlation of baseline viral loads with times to viral rebound. P value reflects two-sided Spearman rank-correlation test.

(f) Comparison of setpoint viral loads at baselinebefore mAb administration and following viral rebound.

P value reflects two-sided Wilcoxon matched pairs signed-ranktest. Red line indicates median log viral loads.

Barouch DH, et al. Nature 2013;503:224-8.

(a-d) Plasma viral load (VL) evolution in the 18 animals that received PGT121 alone or as part of a cocktail, wasdependent on baseline viral loads beforemAb administration.

Sinopsis








• Conclusiones

mAb 3BNC117 (CD4bs): clinical trial

Nature 522, 487–491 (25 June 2015)

Fue el primer EC de inmunización pasiva en humanos, utilizando los nuevos bNAbs (2G)

Supresión a largo plazo en los sujetos con viremia basal baja

Bar KJ, et al. N Engl J Med 2016;375:2037-50.

24 persons with HIV infection who were undergoing interruption of ART

Bar KJ, et al. N Engl J Med 2016;375:2037-50.

Study participants were more likely than historical controls to have viral suppression at week 4 (38% vs. 13%, P = 0.04, A5340 trial; and 80% vs. 13%, P<0.001, NIH trial)

…but the difference was not significant at week 8.

The effect of VRC01 on plasma virus load after infusion in 8 untreated patients

(A) Plasma virus load over time for eight untreated viremic subjects before and after infusion with VRC01 (day 0, indicated by arrow). Limit of detection of the assay is indicated with a tick at 20 copies/ml.

(B) (B) Early changes in virus load are magnified by graphing all collected data points from day of infusion(day 0) to 28 days after infusion. Gray box highlights days 3 to 21, at which times there was a statistically significant decline in mean virus load from baseline by paired t test.

B

Lynch RM, et al. Sci Transl Med 2015;7(319):319ra206.

Among 6 ART-treated subjects, VRC01 had no effect on measured virus reservoir

No difference in several measures of the frequency of infected cells in theperipheral blood compartment after two infusions of VRC01.


• La infusión de VRC01 es segura, bien tolerada y duradera en sujetos con y sin TAR

• La carga viral plasmática desciende significativamente en los sujetos con virus circulante sensible a VRC01

• VRC01 no reduce la carga viral intracelular en los sujetos que reciben TAR eficaz

• La carga viral retorna a los valores basales, a medida que desciende la concentración de VRC01, y cuando se seleccionan virus menos sensibles al mismo


Sensitivity of virus outgrowth cultures from 63 ART suppressedindividuals, to 3BNC117 and VRC01

Scheid JF, et al. Nature 2016;535:556-60.

Plasma viral loads and 3BNC117 levels in group A (a) and group B (b) participants respectively.• 3BNC117 infusions are indicated

with red arrows. • The left y-axis shows plasma viral

loads in RNA copies per ml (blackcurves)

• Right y-axis shows antibodylevels measured by ELISA (red curves).

• Grey areas indicate ART therapy.

Delay in viral rebound in the presence of 3BNC117


The average time to rebound was 6.7 weeks in group A, 9.9 weeks in group B, and 8.4 weeks for allparticipants together, compared with 2.6 weeks for matched historical non-infused control individuals

Viral rebound in 52 ACTG trial participants who underwent ATI without antibody treatment, and the combination of all 13 participants who underwent ATI with 3BNC117 infusions.


Study design and pharmacokinetics of 10-1074 in HIV-1-negative participantsand individuals with HIV-1 infection

Caskey M, et al. Nat Med 2017;23:185-91.

Viral load dynamics after 10-1074 infusion in participants with HIV-1

Caskey M, et al. Nat Med 2017;23:185-91.

At the 30-mg/kg dose level, viremia was significantly suppressed fromabout day 3 to day 27 post-infusion as compared to viral load at day 0.

Principales barreras para los bNAbs

• Existencia de virus resistentes pre-tratamiento con bNAbs

• Aparición de virus mutantes resistentes durante el tratamiento con bNAbs

• Establecimiento de reservorio viral latente intracelular (no accesible a los bNAbs)

• Diseminación del VIH entre las propias células

• Imposible inducir la producción de bNAbs mediante inmunización activa (necesaria infusión continuada de bNAbspara mantener niveles plasmáticos suficientes)

Sinopsis








• Conclusiones

In vivo evaluation of the therapeuticactivity of the 3BNC117/PGT135 IgG3C biNAb (bispecific) vs. a mix of 3BNC117 + PGT135 IgG3CbNAbs in HIV-1-infected humanized mice.

Bournazos S, et al. Cell 2016;165:1609–20.

Protective efficacy of the combination of PGT121+PGDM1400 against a mixed SHIV challenge in rhesus monkeys

- PGT121, V3 glycan-dependent bNAb- PGDM1400, V2 glycan-dependent bNAbJulg B, et al. Sci Transl Med 2017; 9(408):doi:10.1126/scitranslmed.aao4235.

Combining the HIV-1 inhibitory activity of ibalizumab (iMab), a humanized mAbdirected to domain 2 of human CD4, with that of anti-gp120 bNAbs (PG9 and PG16)

Neutralization breadth and potency of PG9-iMab, PG16-iMab, and parental mAbs against a diverse panel of 118 Env pseudoviruses

Pace CS, et al. Proc Natl Acad Sci USA 2013;110:13540-5..

PGT121 combined with GS-9620 delays viral rebound in SHIV-infected Rhesus monkeys

Barouch D. CROI 2018; # 73LB.

• PGT121+GS-9620, x5 el tiempo hasta el rebote viral y redujo la CV, al retirar el TAR• 5/11 monos que recibieron PGT121+GS-9620 no mostraron rebote viral a los 6 m• El tratamiento combinado de bNAbs con estimulantes de la inmunidad innata puede tener impacto

sobre el reservorio viralBarouch D. CROI 2018; # 73LB.

bNAbs or bNAbs plus single inducers are ineffective in preventing viral reboundHalper-Stromberg A, et al. Cell 2014;158:989–99.

bNAbs plus a combination of inducers that act by independent mechanismssynergize to decrease the reservoir as measured by viral rebound.

Halper-Stromberg A, et al. Cell 2014;158:989–99.

Sinopsis








• Conclusiones

Los anticuerpos neutralizantes (bNAbs) en la prevención y el tratamiento de la infección por VIH

Líneas básicas de investigación

Ahmad M, et al. Annu Rev Virol 2017;4:6.1–6.20.

Schematic overview of vectored antibody gene delivery using adeno-associated virus (AAV) for expression of broadly neutralizing antibodies (bNAb) in vivo.

Deal CE, Balazs AB. Curr Opin HIV AIDS 2015;10:190-7.

Combination of ART, single bNAb (10-1074), and vectored antibody gene deliveryusing adeno-associated virus (AAV10-1074)

Only one of seven mice escaped AAV10-1074 therapyHorwitz JA, et al. Proc Natl Acad Sci USA 2013;110:16538–43.

Sinopsis








• Conclusiones

Passive administration of BNAbs as a strategy to control HIV-1 infection

Previous requirements

Yaseen MM, et al. Intern Rev Immunol 2017;36:31-40.

• One-month-old rhesus macaques were inoculated orally with SHIVSF162P3. • On days 1, 4, 7, and 10 after virus exposure, animals received subcutaneously NmAbs

• Replicating virus was found in multiple tissues by day 1 in animals without treatment. • All NmAb-treated macaques were free of virus in blood and tissues at 6 months

post-exposure.

Hessell AJ, et al. Nat Med 2016;22:362-8.

Early passive immunotherapy:The first demonstration of virus clearance by bNAbs

Control of SHIVAD8-EO replication by a 2-week course of combination bNAb therapy

• Viremia remained undetectable for 56–177 days, depending on bNAb

half-life in vivo

• Moreover, in the 13 treated monkeys, plasma virus loads subsequently

declined to undetectable levels in 6 controller macaques

Nishimura Y, et al. Nature 2017;543:559-63. Martin MA, et al CROI 2018; #49.

INTRARECTAL INTRAVENOUS

Establishment of controller status in bNAb treated animalsinoculated with SHIVAD8-EO by the intrarectal or theintravenous route.

Viral load

CD4+ cell


• Depletion of CD8+ T cells in controller macaques results in rapid induction of plasma viremia.• Viremia declined to baseline in all of the monkeys, except one.

Passive immunotherapy during the acute SHIV infection facilitates a potent

CD8+ T cell immunity, able to durably suppress virus replication.


¿Podrían acumularse linfocitos CD8 que expresan el receptor CXCR5 en el interior del ganglio linfático, gracias al tratamiento precoz con bNAbs, logrando un estado de

“controlador de élite”?

Martin MA, et al CROI 2018; #49.

Sinopsis








• Conclusiones

¿Está el futuro del tratamiento de la infección por VIH en la combinación de TAR con los fármacos ARV actualmente,

junto con la inmunoterapia con bNAbs?





Diagrammatic Representations of Virus Control following cART and bNAb treatments

¿Está el futuro del tratamiento de la infección por VIH en la combinación de TAR con los fármacos ARV actualmente,

junto con la inmunoterapia con bNAbs?

“… It is undoubted that relevant bNAbs have already entered the clinical trials in the search for effective candidates for HIV-1 therapy”.Zhang Z, et al. Int J Mol Sci 2016, 17, 1901-12.

Sinopsis








• Conclusiones

ConclusionesIdeas básicas acerca de los bNAbs

• Son Ac dirigidos contra epítopos específicos de la glucoproteína (trímero) env, de la cubierta del VIH

• No es posible su inducción mediante inmunización activa

• Tienen una semivida prolongada, tras la administración IV

• Su impacto es mayor sobre el virus libre, y menos sobre el ADN viral intracelular

• Su utilización condiciona el desarrollo de resistencias virales

• El reservorio latente intracelular es “relativamente inaccesible” a los bNAbs

• Disponer de mayor Nº de bNAbs, con mayor potencia, mayor semivida, mayor espectro viral de acción… bNAbs bi-específicos

• Se prevé la utilización de bNAbs, en combinación con TAR clásico

• Otras posibles combinaciones de bNAbs con:

– Estimulantes de la inmunidad innata (agonistas del TLR7)

– Inductores virales (combinación), con activación del reservorio (“shock & kill”)

• Se concibe la transferencia génica de bNAbs con vectores asociados a adenovirus (AAV)

• Pueden tener aplicación como prevención en sujetos de riesgo

• Con tratamiento COMBINADO de bNAbs, de forma PRECOZ, es posible:

– Reducir el reservorio viral

– La transformación del paciente en “controlador de élite”?

– Contribuir definitivamente a la erradicación del virus

ConclusionesPerspectivas futuras de los bNAbs

Papel de los anticuerpos monoclonales y los anticuerpos neutralizantes en el VIH.

¿Pueden llegar a tener utilidad?

Málaga, 1 de junio de 2018

…muchas gracias

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