Devo ammettere che shock and kill non mi ha mai convinto fino in fondo. Forse anche per il nome, che mi ricorda un’altra stagione della ricerca sull’HIV e un altro slogan diventato celebre: hit HIV early and hard, colpire HIV presto e con forza.
L’espressione viene da un editoriale di David Ho pubblicato sul New England Journal of Medicine nel 1995, Time to Hit HIV, Early and Hard. Erano gli anni in cui cominciavamo a capire quanto fosse dinamica l’infezione: HIV non rimaneva affatto tranquillo nell’organismo, ma produceva e sostituiva continuamente enormi quantità di virus e cellule infette. Da qui l’idea che fosse necessario intervenire presto e con decisione, senza concedere al virus anni di replicazione indisturbata.[1]
Con l’arrivo della HAART nel 1996-97 quell’idea acquistò una forza ancora maggiore. Per la prima volta le combinazioni di farmaci riuscivano ad abbattere la replicazione fino a rendere la viremia non rilevabile con i test disponibili. Per chi aveva vissuto gli anni precedenti era un cambiamento impressionante e, per un certo periodo, si aprì anche la possibilità che una soppressione sufficientemente potente e prolungata potesse portare progressivamente all’esaurimento dell’infezione.
Poi arrivò il reservoir a rovinare la festa.
Nel 1997 diversi gruppi dimostrarono che, anche nelle persone nelle quali la HAART sopprimeva efficacemente la replicazione, HIV competente per la replicazione poteva essere recuperato dai linfociti T CD4+ a riposo. In altre parole, la terapia aveva fermato la produzione continua di nuovo virus, ma non aveva eliminato HIV dall’organismo.[2][3]
Negli anni successivi anche hit hit HIV early and hard, hit early venne profondamente ridimensionato. Non perché fosse sbagliato colpire HIV con una terapia efficace, naturalmente, ma perché i farmaci disponibili allora comportavano tossicità importanti, regimi complessi e problemi di resistenza; soprattutto, diventava evidente che iniziare molto presto il trattamento non significava necessariamente poter eliminare l’infezione.
C’è però una bella ironia storica: una parte di hit early alla fine aveva ragione, ma per ragioni almeno in parte diverse da quelle immaginate allora. Oggi sappiamo che iniziare la ART precocemente è vantaggioso. Ciò che non ha retto è l’idea che colpire farmacologicamente HIV abbastanza forte e abbastanza presto possa, da solo, farlo scomparire. Il reservoir si forma molto precocemente e, una volta stabilito, può persistere nonostante anni o decenni di soppressione virologica.
Forse è anche per questo che, quando ho cominciato a sentir parlare di shock and kill, il nome non mi ha mai entusiasmato. Mi sembrava di riconoscere qualcosa: un’altra espressione molto efficace, quasi militare, per descrivere un problema biologico che HIV ci aveva già dimostrato essere molto più complicato.
Eppure shock and kill nasceva da un’idea scientificamente tutt’altro che irragionevole: se il problema era il virus latente, perché non costringerlo a uscire allo scoperto?
Prima lo shock: riattivare il provirus. Poi il kill: eliminare la cellula che, tornando a esprimere HIV, dovrebbe diventare visibile al sistema immunitario.
Nello STEPS il principio è rappresentato esattamente così: un latency reversing agent, o LRA, riattiva HIV nella cellula CD4+ memory; la cellula comincia a produrre RNA e proteine virali e un intervento capace di potenziare la risposta immunitaria dovrebbe contribuire alla sua eliminazione. Nel frattempo la ART continua a impedire che il virus prodotto infetti nuove cellule.
Sulla carta è difficile trovare qualcosa che non torni. Nella pratica è andata diversamente.
Lo shock c’è stato
Negli anni sono state sperimentate diverse classi di LRA. Una delle più studiate è quella degli inibitori delle istone deacetilasi, o HDAC inhibitors, farmaci capaci di modificare la struttura della cromatina e rendere più accessibile la trascrizione del DNA virale. Panobinostat, che abbiamo già incontrato parlando del reservoir, appartiene a questa classe.
Ma gli HDAC inhibitors sono soltanto una delle strade esplorate. La ricerca ha cercato di intervenire su differenti meccanismi che mantengono HIV in latenza, proprio perché la latenza non dipende da un unico interruttore. Un esempio interessante ricordato nello STEPS viene dalla pirimetamina, un vecchio farmaco antiparassitario studiato per la sua capacità di interferire con il complesso BAF, uno dei meccanismi cellulari coinvolti nel mantenimento della latenza di HIV.
In uno studio randomizzato su 28 persone con HIV in ART soppressiva, la pirimetamina ha effettivamente prodotto un aumento modesto ma significativo dell’RNA di HIV associato alle cellule. In altre parole, una parte del virus latente si era svegliata. Il reservoir inducibile, però, non si era ridotto.[4]
Questo esempio riassume piuttosto bene il problema.
La revisione sistematica del 2023 The efficacy and tolerability of latency-reversing agents in reactivating the HIV-1 reservoir in clinical studies, richiamata anche nello STEPS, ha esaminato gli studi clinici sugli LRA pubblicati fino a gennaio di quell’anno.
I risultati sono difficili da equivocare: nel 78% degli studi era stata osservata una riattivazione di HIV. Dunque gli LRA, almeno in una certa misura, riescono a produrre lo shock, ma quella riattivazione non si è tradotta in una riduzione significativa complessiva del reservoir e non è emerso un chiaro prolungamento del controllo di HIV durante le interruzioni analitiche della terapia.[5]
Detto più semplicemente: abbiamo imparato a svegliare una parte di HIV, ma questo non è bastato a farla scomparire.
Il kill è molto più difficile
Qui, secondo me, il risultato va chiamato con il suo nome: Shock and kill, come strategia per arrivare alla cura dell’HIV, finora non ha funzionato.
Dire che shock and kill non ha funzionato non è un’accusa alla ricerca, né significa considerare inutili gli studi che lo hanno sperimentato: un’ipotesi scientifica viene messa alla prova proprio perché non sappiamo in anticipo se funzionerà e, in questo caso, la sperimentazione nell’uomo ha mostrato che l’ipotesi iniziale era troppo semplice, perché riattivare HIV non determina automaticamente l’eliminazione della cellula che lo contiene.
Il primo problema è già nello shock. Non tutti i provirus rispondono allo stesso modo e non tutti vengono riattivati dagli LRA disponibili. La stessa review indicava infatti fra le principali lacune la necessità di farmaci capaci di produrre una riattivazione più potente; segnalava inoltre un problema che nella ricerca sull’HIV continuiamo a incontrare: la grande maggioranza dei partecipanti agli studi era costituita da uomini. Nella review rappresentavano oltre il 90% dei partecipanti.
Ma anche quando HIV viene riattivato resta da compiere il secondo passaggio. La cellula deve esprimere abbastanza materiale virale da diventare riconoscibile e, soprattutto, qualcuno deve eliminarla. Il sistema immunitario di una persona che vive con HIV non è necessariamente una macchina perfettamente efficiente che aspetta soltanto che una cellula infetta alzi la mano.
Ed è qui che lo slogan comincia a mostrare il suo limite. Fra shock e kill c’è un intero sistema biologico.
ACTIVATE: attaccare il reservoir significa anche selezionarlo
Lo studio ACTIVATE[6], già incontrato nell’articolo precedente, permette di vedere questa complessità quasi materialmente. Panobinostat è stato utilizzato come LRA e combinato con interferone-α2a per stimolare la risposta immunitaria. Lo studio ha rilevato un segnale di riduzione di circa il 40% del DNA provirale intatto; un risultato interessante, ma da interpretare con cautela: i partecipanti erano soltanto 17 e la variazione osservata era al limite convenzionale della significatività statistica.
Il risultato forse più istruttivo è un altro: il trattamento non ha semplicemente agito sulla quantità del reservoir, ma anche sulla sua composizione. I provirus più facilmente riattivabili erano anche quelli più facilmente colpiti dal trattamento; di conseguenza, tra quelli rimasti aumentava la proporzione dei provirus che, per la posizione occupata nel DNA della cellula e per le caratteristiche dell’ambiente circostante, riuscivano meglio a rimanere silenziosi. Gli autori li hanno definiti epigenetically privileged, cioè provirus che si trovano in condizioni particolarmente favorevoli al mantenimento della latenza.[7]
È un’immagine importante perché cambia il modo di pensare al reservoir. Non stiamo pescando palline identiche da un contenitore finché il contenitore rimane vuoto. Stiamo esercitando una pressione selettiva su una popolazione eterogenea e rischiamo progressivamente di lasciare ciò che è più difficile da raggiungere. È precisamente uno dei motivi per cui, nell’articolo precedente, abbiamo parlato di un “ecosistema della persistenza” anziché di un semplice nascondiglio.
Se un LRA non basta, proviamone più di uno
La ricerca, naturalmente, non si è fermata. Una delle domande è diventata: se diversi meccanismi mantengono HIV in latenza, perché affidarsi a un solo LRA?
Da questa ipotesi nasce ORBIT[8], lo studio presentato nello STEPS che mette alla prova, singolarmente e in combinazione, panobinostat, lenalidomide e pirimetamina. L’obiettivo è capire se agire contemporaneamente su differenti meccanismi della latenza possa produrre una riattivazione più efficace rispetto all’impiego di un solo farmaco; l’endpoint primario misura proprio la riattivazione di HIV attraverso l’aumento dell’RNA virale associato alle cellule.
Al momento in cui scrivo lo studio risulta concluso, ma i risultati non sono ancora stati pubblicati. Non sappiamo quindi se la combinazione di più LRA sia riuscita a produrre uno shock significativamente migliore.
È comunque un passaggio interessante anche concettualmente: non stiamo più cercando semplicemente “il farmaco che sveglia HIV”, ma tentando di intervenire contemporaneamente su meccanismi differenti della latenza. Rimane però la domanda che ormai conosciamo: anche se riuscissimo a produrre uno shock migliore, che cosa produrrà il kill?
Il fallimento ci ha insegnato qualcosa
Dire che shock and kill non ha funzionato non significa chiudere il capitolo e passare oltre. Significa capire perché non ha funzionato. La ricerca sugli LRA ci ha mostrato che la latenza è più eterogenea di quanto immaginassimo; che riattivare la trascrizione non equivale a eliminare una cellula; che il reservoir può cambiare sotto la pressione di un trattamento; soprattutto, che la risposta immunitaria non può essere considerata semplicemente la fase automatica successiva allo shock.
Ed è proprio lì che si sta spostando una parte importante della ricerca.
CD8+, cellule NK, anticorpi, immunoterapia, vaccini terapeutici: se vogliamo eliminare le cellule che contengono HIV, dobbiamo capire non soltanto come renderle visibili, ma come mettere il sistema immunitario nelle condizioni di riconoscerle e ucciderle. Nello stesso STEPS il problema viene formulato chiaramente: nei controller i CD8+ riescono a riconoscere le cellule CD4 infette e a esercitare attività citotossica; in altre persone HIV può sfuggire al riconoscimento e le cellule CD8 possono presentare fenomeni di dysfunction ed exhaustion che ne limitano la capacità di proliferare e uccidere.
A quel punto shock and kill smette di essere una strategia composta da due semplici passaggi e diventa qualcosa di molto più complesso: bisogna raggiungere il reservoir, riattivarne una parte sufficientemente ampia e biologicamente rilevante, rendere riconoscibili le cellule che lo contengono e disporre di una risposta capace di eliminarle, senza nel frattempo provocare un’attivazione immunitaria incontrollata. Non sorprende che oggi la ricerca ragioni sempre più spesso in termini di combinazioni.
Personalmente continuo a non amare il nome shock and kill. Ma riconosco alla strategia un merito che va oltre il risultato che non ha ottenuto: ci ha costretti a capire quanto fosse ingenua l’idea che il reservoir fosse semplicemente qualcosa da svegliare e poi distruggere.
Il problema non è soltanto svegliare HIV. Bisogna avere qualcuno, dall’altra parte, capace di uccidere la cellula che si è svegliata.
HIV cure — la serie
- Il reservoir non è solo un nascondiglio
- Shock and kill: quando svegliare HIV non basta
- Possiamo potenziare il sistema immunitario contro HIV?
- Un vaccino per chi HIV ce l’ha già?
- E se invece lo lasciassimo dormire?
- Possiamo cancellare HIV dal DNA?
[1] Ho DD. Time to hit HIV, early and hard. N Engl J Med. 1995;333(7):450–451. doi:10.1056/NEJM199508173330710.
[2] Chun TW, Carruth L, Finzi D, et al. Quantification of latent tissue reservoirs and total body viral load in HIV-1 infection. Nature. 1997;387:183–188. doi:10.1038/387183a0.
[3] Finzi D, Hermankova M, Pierson T, et al. Identification of a reservoir for HIV-1 in patients on highly active antiretroviral therapy. Science. 1997;278(5341):1295–1300. doi:10.1126/science.278.5341.1295.
[4] Prins HAB, Crespo R, Lungu C, et al. The BAF complex inhibitor pyrimethamine reverses HIV-1 latency in people with HIV-1 on antiretroviral therapy. Sci Adv. 2023;9(11):eade6675. doi:10.1126/sciadv.ade6675.
[5] Debrabander Q, Hensley KS, Psomas CK, Bramer W, Mahmoudi T, van Welzen BJ, Verbon A, Rokx C. The efficacy and tolerability of latency-reversing agents in reactivating the HIV-1 reservoir in clinical studies: a systematic review. J Virus Erad. 2023;9(3):100342. doi:10.1016/j.jve.2023.100342.
[6] ACTIVATE – NCT02471430. A Phase I/II Randomized, Placebo-Controlled Study of Panobinostat With Pegylated Interferon Alfa-2a in HIV-1 Infected Individuals on Suppressive Antiretroviral Therapy. ClinicalTrials.gov
[7] Armani-Tourret M, Gao C, Hartana CA, et al. Selection of epigenetically privileged HIV-1 proviruses during treatment with panobinostat and interferon-α2a. Cell. 2024;187(5):1238–1254.e14. doi:10.1016/j.cell.2024.01.037.
[8] ORBIT – NCT06240520. Optimizing Reversal of HIV Latency With Combination Therapy (Pyrimethamine, Lenalidomide, Panobinostat). Erasmus Medical Center. ClinicalTrials.gov.