Mode of action of a new Tat HIV-1 inhibitor

Scripps Florida, Jupiter FL

Investigators

Linked publications, trials & patents

Abstract

Abstract    HIV-­1 Tat activates viral transcription and limited Tat-­transactivation correlates with latency establishment. We   postulated a ?block-­and-­lock? functional cure approach based on properties of the Tat-­inhibitor didehydro-­ Cortistatin  A  (dCA).  HIV-­1  transcriptional  inhibitors  could  block  ongoing  viremia  during  antiretroviral  therapy  (ART),  locking  the  HIV  promoter  in  persistent  latency.  We  investigated  this  hypothesis  in  human  CD4 +T  cells   isolated  from  aviremic  individuals.  Combining dCA  with ART accelerates  HIV-­1  suppression  and  prevents  viral  rebound  after  treatment  interruption,  even  during  strong  cellular  activation.  We  show  that  dCA  mediates  epigenetic  silencing  by  increased  nucleosomal  occupancy  at  Nucleosome-­1,  restricting  RNAPII  recruitment  to  the  HIV-­1  promoter.  The  efficacy  of  dCA  was  studied  in  the  bone  marrow-­liver-­thymus  (BLT)  mouse  model of   HIV latency and persistence. Adding dCA to ART suppressed mice systemically reduces viral mRNA in tissues.  Moreover, dCA significantly delays and reduces viral rebound levels upon treatment interruption. Altogether this  work demonstrates the potential of ?block-­and-­lock? cure strategies.  A Tat inhibitor is unlike any other HIV inhibitor, as duration of treatment impacts the outcome, because of  the  feedback  nature  of  the  Tat-­TAR  activity  and  because  epigenetic  marks  deposited  at  the  HIV-­1  promoter  accrue  over  time.  We  hypothesized  that  over  time  transcriptional  repression  could  be  pushed  past  a  certain  threshold  where  viral  reactivation  from  latency  is extremely difficult  to overcome, blocking-­and-­locking  HIV  into  sustained  latency.  The  additive  activity  of  dCA  also  supports  the  notion  that  adding  Tat  inhibitors  to  front-­line  treatment  might  lead  to  faster  suppression  and  potentially  reduce  the  size  of  the  established  reservoir.  It  is  emerging from studies of individuals on very early ART treatment that a smaller reservoir size directly translates  into better viral control (14).   The genetic barrier to viral resistance to dCA in vitro was investigated, and unexpectedly but not too surprising,  mutations  in  Tat  and  TAR  were  not  found,  since  these  are  extremely  conserved.  Instead,  viruses  resistant  to  dCA  developed  very  high  Tat-­independent  basal  transcription.  We  identified  a  combination  of  mutation  in  the  LTR promoter that increased basal transcriptional activity, and modifications in Nef and Vpr that increased NF-­ k?B activity. We hypothesize these viruses may not develop in vivo, we reason their increased transcription fitness  and inability to control entry into latency may ultimately be detrimental, leading to high cytopathic effects and/or  clearance by the immune system.  Looking  ahead  we  have  three  main  goals:  1)  using  BLT  mice  to  understand  the  relationship  between  dCA treatment time and reductions in residual viral RNA production and how that translates in delaying viral rebound     after treatment interruption;? 2) study the impact of dCA as front-­line therapy on the size of the established viral  reservoir during acute phase treatment;? and 3) study mechanisms of viral resistance to dCA in vivo.