Молекулярная биология, 2022, T. 56, № 1, стр. 147-156

Низкий титр лентивирусного вектора, содержащего ген TRIM5α-HRH, обусловлен экспрессией TRIM5α-HRH в клетках-продуцентах и влиянием промотора Ef1α

Ф. А. Урусов ab*, Д. В. Глазкова a, Г. М. Цыганова a, Д. В. Поздышев c, Е. В. Богословская a, Г. А. Шипулин a

a Центр стратегического планирования и управления медико-биологическими рисками здоровью Федерального медико-биологического агентства Российской Федерации
119992 Москва, Россия

b Научно-исследовательский институт медицины труда им. академика Н.Ф. Измерова
105275 Москва, Россия

c Научно-исследовательский институт физико-химической биологии им. А.Н. Белозерского Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова
119992 Москва, Россия

* E-mail: flanger.fx@mail.ru

Поступила в редакцию 02.04.2021
После доработки 11.06.2021
Принята к публикации 11.06.2021

Аннотация

Химерный белок TRIM5α-HRH – перспективный для генной терапии ВИЧ-инфекции фактор, способный защитить клетки, блокируя ВИЧ-1 в цитоплазме. Разрабатываемая нами стратегия генной терапии ВИЧ-инфекции предполагает доставку гена TRIM5α-HRH в CD4+ Т-лимфоциты c помощью лентивирусных векторов. Однако такие векторы, содержащие TRIM5α-HRH, имеют низкий инфекционный титр, что препятствует эффективной модификации Т-клеток. Нами установлено, что одной из причин низкого титра является белок TRIM5α-HRH, присутствующий в клетках HEK293T во время наработки псевдовирусных частиц. Другая причина – промотор Ef1α, входящий в состав разрабатываемой нами конструкции, замена которого на промотор СMV приводит к пятикратному повышению титра вируса. Полученные результаты позволили определить направления дальнейшей оптимизации вектора, содержащего ген TRIM5α-HRH, с целью повышения его инфекционного титра.

Ключевые слова: TRIM5α, TRIM5α-HRH, генная терапия, ВИЧ-1, Ef1α, лентивирусный вектор

Список литературы

  1. Bangsberg D.R. (2008) Preventing HIV antiretroviral resistance through better monitoring of treatment adherence. J. Infect. Dis. 197(S3), S272–S278.

  2. Pasternak A.O., de Bruin M., Jurriaans S., Bakker M., Berkhout B., Prins J.M., Lukashov V.V. (2012) Modest nonadherence to antiretroviral therapy promotes residual HIV-1 replication in the absence of virological rebound in plasma. J. Infect. Dis. 206(9), 1443–1452.

  3. Peterson C.W., Kiem H.P. (2017) Cell and gene therapy for HIV cure in HIV-1 latency. Curr. Top. Microbiol. Immunol. Eds Silvestri G., Lichterfeld M. Springer, Cham, 417, 211–248.

  4. Ahlenstiel C.L., Turville S.G. (2019) Delivery of gene therapy to resting immune cells for an HIV cure. Curr. Opin. HIV AIDS. 14(2), 129–136.

  5. Зайкова Е.К., Левчук К.Л., Поздняков Д.Ю., Дакс А.А., Зарицкий А.Ю., Петухов А.В. (2020) Эффективная трансдукция Т-лимфоцитов лентивирусными частицами в онкоиммунологических исследованиях. Клин. онкогематология. 13(3), 295–306.

  6. Cartier N., Hacein-Bey-Abina S., Bartholomae C.C., Veres G., Schmidt M., Kutschera I., Vidaud M., Abel U., Dal-Cortivo L., Caccavelli L., Mahlaoui N., Kiermer V., Mittelstaedt D., Bellesme C., Lahlou N., Lefrère F., Blanche S., Audit M., Payen E., Leboulch P., l’Homme B., Bougnères P., Von Kalle C., Fischer A., Cavazzana-Calvo M., Aubourg P. (2009) Hematopoietic stem cell gene therapy with a lentiviral vector in X-linked adrenoleukodystrophy. Science. 326(5954), 818–823.

  7. DiGiusto D.L., Krishnan A., Li L., Li H., Li S., Rao A., Mi S., Yam P., Stinson S., Kalos M., Alvarnas J., Lacey S.F., Yee J.K., Li M., Couture L., Hsu D., Forman S.J., Rossi J.J., Zaia J.A. (2010) RNA-based gene therapy for HIV with lentiviral vector-modified CD34+ cells in patients undergoing transplantation for AIDS-related lymphoma. Sci. Transl. Med. 2(36), 36ra43.

  8. McGarrity G.J., Hoyah G., Winemiller A., Andre K., Stein D., Blick G., Greenberg R.N., Kinder C., Zo-lopa A., Binder-Scholl G., Tebas P., June C.H., Humeau L.M., Rebello T. (2013) Patient monitoring and follow-up in lentiviral clinical trials. J. Gene Med. 15(2), 78–82.

  9. Lidonnici M.R., Paleari Y., Tiboni F., Mandelli G., Rossi C., Vezzoli M., Aprile A., Lederer C.W., Ambrosi A., Chanut F., Sanvito F., Calabria A., Poletti V., Mavilio F., Montini E., Naldini L., Cristofori P., Ferrari G. (2018) Multiple integrated non-clinical studies predict the safety of lentivirus-mediated gene therapy for β-thalassemia. Mol. Ther. Methods Clin. Dev. 11, 9–28.

  10. Palfi S., Gurruchaga J.M., Lepetit H., Howard K., Ralph G.S., Mason S., Gouello G., Domenech P., Buttery P.C., Hantraye P., Tuckwell N.J., Barker R.A., Mitrophanous K.A. (2018) Long-term follow-up of a phase I/II study of proSavin, a lentiviral vector gene therapy for Parkinson’s disease. Hum. Gene Ther. Clin. Dev. 29(3), 148–155.

  11. Cornetta K., Duffy L., Turtle C.J., Jensen M., Forman S., Binder-Scholl G., Fry T., Chew A., Maloney D.G., June C.H. (2018) Absence of replication-competent lentivirus in the clinic: analysis of infused T cell products. Mol. Ther. 26(1), 280–288.

  12. Mamcarz E., Zhou S., Lockey T., Abdelsamed H., Cross S.J., Kang G., Ma Z., Condori J., Dowdy J., Triplett B., Li C., Maron G., Aldave Becerra J.C., Church J.A., Dokmeci E., Love J.T., da Matta Ain A.C., van der Watt H., Tang X., Janssen W., Ryu B.Y., De Ravin S.S., Weiss M.J, Youngblood B., Long-Boyle J.R., Gottschalk S., Meagher M.M., Malech H.L., Puck J.M., Cowan M.J., Sorrentino B.P. (2019) Lentiviral gene therapy combined with low-dose busulfan in infants with SCID-X1. N. Engl. J. Med. 380(16), 1525–1534.

  13. Ferrua F., Cicalese M.P., Galimberti S., Giannelli S., Dionisio F., Barzaghi F., Migliavacca M., Bernardo M.E., Calbi V., Assanelli A.A., Facchini M., Fossati C., Albertazzi E., Scaramuzza S., Brigida I., Scala S., Basso-Ricci L., Pajno R., Casiraghi M., Canarutto D., Salerio F.A., Albert M.H., Bartoli A., Wolf H.M., Fiori R., Silvani P., Gattillo S., Villa A., Biasco L., Dott C., Culme-Seymour E.J., van Rossem K., Atkinson G., Valsecchi M.G., Roncarolo M.G., Ciceri F., Naldini L., Aiuti A. (2019) Lentiviral haemopoietic stem/progenitor cell gene therapy for treatment of Wiskott–Aldrich syndrome: interim results of a non-randomised, open-label, phase 1/2 clinical study. Lancet Haematol. 6(5), e239–e253.

  14. Kohn D.B., Booth C., Kang E.M., Pai S.Y., Shaw K.L., Santilli G., Armant M., Buckland K.F., Choi U., De Ravin S.S., Dorsey M.J., Kuo C.Y., Leon-Rico D., Rivat C., Izotova N., Gilmour K., Snell K., Dip J.X., Darwish J., Morris E.C., Terrazas D., Wang L.D., Bauser C.A., Paprotka T., Kuhns D.B., Gregg J., Raymond H.E., Everett J.K., Honnet G., Biasco L., Newburger P.E., Bushman F.D., Grez M., Gaspar H.B., Williams D.A., Malech H.L., Galy A., Thrasher A.J., Net4CGD consortium (2020) Lentiviral gene therapy for X-linked chronic granulomatous disease. Nat. Med. 6(2), 200–206.

  15. Stremlau M., Perron M., Welikala S., Sodroski J. (2005) Species-specific variation in the B30.2 (SPRY) domain of TRIM5alpha determines the potency of human immunodeficiency virus restriction. J. Virol. 79(5), 3139–3145.

  16. Nakayama E.E., Shioda T. (2015) Impact of TRIM5α in vivo. AIDS. 29(14), 1733–1743.

  17. Stremlau M., Owens C.M., Perron M.J., Kiessling M., Autissier P., Sodroski J. (2004) The cytoplasmic body component TRIM5alpha restricts HIV-1 infection in Old World monkeys. Nature. 427(6977), 848–853.

  18. Sawyer S.L., Wu L.I., Emerman M., Malik H.S. (2005) Positive selection of primate TRIM5alpha identifies a critical species-specific retroviral restriction domain. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 102(8), 2832–2837.

  19. Anderson J., Akkina R. (2008) Human immunodeficiency virus type 1 restriction by human-rhesus chimeric tripartite motif 5alpha (TRIM 5alpha) in CD34+ cell-derived macrophages in vitro and in T cells in vivo in severe combined immunodeficient (SCID-hu) mice transplanted with human fetal tissue. Hum. Gene Ther. 19(3), 217–228.

  20. Омельченко Д.О., Глазкова Д.В., Богословская Е.В., Урусов Ф.А., Жогина Ю.А., Цыганова Г.М., Шипулин Г.А. (2018) Защита лимфоцитов от ВИЧ с помощью лентивирусного вектора, несущего комбинацию генов TRIM5α-HRH и микроРНК против CCR5. Молекуляр. биология. 52(2), 294–305.

  21. Жогина Ю.А., Глазкова Д.В., Ветчинова А.С., Богословская Е.В., Цыганова Г.М., Шипулин Г.А. (2014) Сравнительная оценка активности различных генетических конструкций, направленных на подавление репликации ВИЧ-1. Биофармацевтический журн. 6(5), 11–18.

  22. Sakuma R., Noser J.A., Ohmine S., Ikeda Y. (2007) Rhesus monkey TRIM5alpha restricts HIV-1 production through rapid degradation of viral Gag polyproteins. Nat. Med. 13(5), 631–635.

  23. Sakuma R., Ohmine S., Ikeda Y. (2010) Determinants for the rhesus monkey TRIM5alpha-mediated block of the late phase of HIV-1 replication. J. Biol. Chem. 285(6), 3784–3793.

  24. Глазкова Д.В., Урусов Ф.А., Богословская Е.В., Шипулин Г.А. (2020) Фактор рестрикции ретровирусов TRIM5α: механизм действия и перспективы использования в генной терапии ВИЧ-инфекции Молекуляр. биология. 54(5), 707–717.

  25. Zhang F., Perez-Caballero D., Hatziioannou T., Bieniasz P.D. (2008) No effect of endogenous TRIM5alpha on HIV-1 production. Nat. Med. 14(3), 235–236.

  26. Bagnis C., Zwojsczyki G., Chiaroni J., Bailly P. (2014) Off-on polyadenylation strategy as a supplemental mechanism for silencing toxic transgene expression during lentiviral vector production. Biotechniques. 56(6), 311–312, 314–318.

  27. Maunder H.E., Wright J., Kolli B.R., Vieira C.R., Mkandawire T.T., Tatoris S., Kennedy V., Iqball S., Devarajan G., Ellis S., Lad Y., Clarkson N.G., Mitrophanous K.A., Farley D.C. (2017) Enhancing titres of therapeutic viral vectors using the transgene repression in vector production (TRiP) system. Nat. Commun. 27(8), 14834.

  28. Delviks-Frankenberry K.A., Ackerman D., Timberlake N.D., Hamscher M., Nikolaitchik O.A., Hu W.S., Torbett B.E., Pathak V.K. (2019) Development of lentiviral vectors for HIV-1 gene therapy with Vif-resistant APOBEC3G. Mol. Ther. Nucl. Acids. 18, 1023–1038.

  29. Liu Y.P., Vink M.A., Westerink J.T., de Arellano E.R., Konstantinova P., Ter Brake O., Berkhout B. (2010) Titers of lentiviral vectors encoding shRNAs and miRNAs are reduced by different mechanisms that require distinct repair strategies. RNA. 16(7), 1328–1339.

  30. Ben-Dor I., Itsykson P., Goldenberg D., Galun E., Reubinoff B.E. (2006) Lentiviral vectors harboring a dual-gene system allow high and homogeneous transgene expression in selected polyclonal human embryonic stem cells. Mol. Ther. 14(2), 255–267.

  31. Curtin J.A, Dane A.P., Swanson A., Alexander I.E., Ginn S.L. (2008) Bidirectional promoter interference between two widely used internal heterologous promoters in a late-generation lentiviral construct. Gene Ther. 15(5), 384–390.

  32. Karreth F.A., Tay Y., Pandolfi P.P. (2014) Target competition: transcription factors enter the limelight. Genome Biol. 15, 114.

  33. Rad S.M.A.H., Poudel A., Tan G.M.Y., McLellan A.D. (2020) Promoter choice: who should drive the CAR in T cells? PLoS One. 15 (7), e0232915.

  34. Roebuck K.A., Saifuddin M. (1999) Regulation of HIV-1 transcription. Gene Expr. 8(2), 67–84.

  35. Jones S., Peng P.D., Yang S., Hsu C., Cohen C.J., Zhao Y., Abad J., Zheng Z., Rosenberg S.A., Morgan R.A. (2009) Lentiviral vector design for optimal T cell receptor gene expression in the transduction of peripheral blood lymphocytes and tumor-infiltrating lymphocytes. Hum. Gene Ther. 20(6), 630–640.

  36. Brooks A.R., Harkins R.N., Wang P., Qian H.S., Liu P., Rubanyi G.M. (2004) Transcriptional silencing is associated with extensive methylation of the CMV promoter following adenoviral gene delivery to muscle. J. Gene Med. 6(4), 395–404.

  37. Yang Y., Chusainow M.J., Yap M.G. (2010) DNA methylation contributes to loss in productivity of monoclonal antibody-producing CHO cell lines. J. Biotechnol. 147(3–4), 180–185.

  38. Kumar M., Keller B., Makalou N., Sutton R.E. (2001) Systematic determination of the packaging limit of lentiviral vectors. Hum. Gene Ther. 12(15), 1893–1905.

  39. Canté-Barrett K., Mendes R.D., Smits W.K., van Helsdingen-van Wijk Y.M., Pieters R., Meijerink J.P. (2016) Lentiviral gene transfer into human and murine hematopoietic stem cells: size matters. BMC Res. Notes. 9, 312.

Дополнительные материалы отсутствуют.