Chemical and genetically-based approaches for the treatment of HIV-1 infection

Advances in HIV-1 drug therapy drastically decreased mortality and significantly improved quality of life for HIV-1-infected patients since the early days of epidemic. However, in spite of favorable outcomes provided by the newer therapies, HAART is not curative and patients are at risk of developing HIV-associated disorders. Thus, the development of new inhibitors and alternative therapeutic strategies able to interfere with the early stages of the viral replication would be mandatory for the future anti-HIV-1 treatments. In this PhD project, on one side, we are screening natural extracts and bioactive compounds in order to assess their antiviral activity in appropriate cell models. On the other side, the safety and the feasibility of third generation self-inactivating lentiviral vectors expressing anti-HIV-1 transgenes have been investigated. Specifically, these vectors exploit the RNA interference machinery to target either viral proteins (i.e. Tat, Rev and Vif) and the cellular co-receptor CCR5, along with the maC46 fusion inhibitor, capable of rendering HIV-1 target cells stably resistant to the viral infection. The ultimate aim is to explore the use of genetic medicines to modify CD4+ T lymphocytes (and their precursors: hematopoietic stem cells), in order to treat AIDS-related lymphoma patients, who offer a unique opportunity to evaluate gene therapy-based, anti-HIV strategies in an ethically acceptable clinical setting.

I notevoli progressi nella terapia farmacologica per infezione da HIV-1 hanno drasticamente ridotto la mortalità legata al decorso della patologia e significativamente migliorato la qualità della vita dei pazienti affetti. Tuttavia, questo trattamento non è in grado di eradicare l'infezione, ed è spesso accompagnato dall'insorgenza di specie virali farmaco-resistenti e tossicità d’organo. Da ciò, deriva una costante ricerca ed ottimizzazione di strategie alternative e/o complementari per la cura dell’infezione da HIV-1. Questo progetto di dottorato si inserisce in questa ricerca globale di nuove terapie, proponendo due diversi approcci. Da un lato, diverse molecole derivanti da estratti botanici sono state prese come oggetto di studio al fine di valutare la loro attività antivirale. Dall'altro lato, sono stati sviluppati e testati vettori lentivirali di terza generazione, in grado di esprimere dei fattori che interferiscono con diverse fasi del ciclo replicativo di HIV-1. Nello specifico, questi vettori sfruttano il meccanismo di interferenza a RNA per colpire alcune proteine ​​virali (Tat, Rev e Vif) e il co-recettore cellulare CCR5, insieme ad un inibitore di fusione (maC46), con il fine di rendere le cellule bersaglio di HIV-1 stabilmente resistenti al virus. L’obiettivo ultimo consiste nell'accertare l’efficacia e la sicurezza di tali vettori in modelli animali, per giungere infine alla manipolazione genetica di cellule staminali ematopoietiche, derivanti da pazienti HIV-positivi ed affetti da linfoma, per i quali il trapianto di cellule staminali ematopoietiche geneticamente modificate rappresenterebbe l’unico contesto clinico eticamente accettabile.