ESTADO DE LA TECNICA Dada la alta tasa de mutación y la rápida aparición de mutantes del virus de la inmunodeficiencia humana (VIH) resistentes a las farmacoterapias existentes, la terapia génica de los pacientes con SIDA puede convertirse en una alternativa de futuro. La meta de la terapia génica anti-VIH sería bien la repoblación del compartimento hematopoyético con células modificadas genéticamente que tengan una ventaja de supervivencia tras ser reinfundidas en el paciente y que puedan así reconstituir un sistema inmunitario resistente al VIH, o bien la destrucción de las células infectadas mediante toxinas dirigidas o mediante el sistema inmunitario (Burchschacher, G. L. y Wong-Staal, F. 2001. Approaches to gene therapy for human immunodeficiency virus infection. Hum. Gene Ther. 12 : 1013-1019). Entre las estrategias basadas en la interferencia con la replicación viral, se está estudiando la inhibición de genes reguladores de VIH (entre las que las más avanzadas consisten en el uso de mutantes de Rev), la inhibición de la fusión de la membrana de la envuelta vírica con la membrana de la célula huésped, ó la inhibición de la maduración de las proteínas víricas (Patente US 6043081, Expression vectors encoding recombinant proteins comprising a VPR/VPX virion incorporation domain for targeting into HIV-1 or HIV-2 virions). El hecho de que CD4 sea el receptor para el VIH lo convierte en un buen candidato para la elaboración de diversas estrategias de terapia génica. Por ejemplo, se ha mostrado que una forma soluble de CD4 interfiere con el reconocimiento de las células huésped CD4+ por los viriones de VIH (Morgan, R. A., Baler-Bitterlich, G., Ragheb, J. A., Wong-Staal, F., Gallo, R. C. y Anderson, W. F. 1994. Further evaluation of sCD4 as an anti-HIV gene

therapy : Demonstration of protection of primary human peripheral blood lymphocytes from infection by HIV-1. AIDS Res. Hum. Retroviruses 10 : 1507-1515; Morgan, R. A., Looney, D. J., Meunchau, D. D., Wongstaal, F., Gallo, R. C., y Anderson, W. F. 1990.

Retroviral vectors expressing soluble CD4 : A potential gene therapy for AIDS. AIDS Res. Hum. Retroviruses 6 : 183-191). Una estrategia alternativa, basada también en CD4, consiste en la expresión intracelular de una forma modificada de CD4 que es retenida en el retículo endoplásmico (RE) debido a la adición de una señal de retención en el RE.

Esta forma de CD4 así retenida, puede atrapar a la glicoproteína precursora gpl60 en el RE y prevenir su procesamiento y maduración en el aparato de Golgi. Las células que expresen esta quimera de CD4 se convertirían en incompetentes para producir viriones infecciosos nuevos, aunque ellas mismas serían susceptibles a la infección. Hace una década el laboratorio de John Rose publicó que la expresión de una forma soluble de CD4 (carente de los dominios transmembránico e intracitoplásmico) con la secuencia de retención en el RE Lys-Asp-Glu-Leu añadida a su extremo C-terminal, inhibe la maduración de gpl60 (Buonocore, L. y Rose, J. K. 1990. Prevention of HIV-1 glycoprotein transport by soluble CD4 retained in the endoplasmic reticulum. Nature 345 : 625-628; Buonocore, L. y Rose, J. K. 1993. Blockade of human immunodeficiency virus type 1 production of CD4+ T cells by an intracellular CD4 expressed under control of the viral long terminal repeat. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 90 : 2695-2699). Por las mismas fechas se describió la existencia de una señal de retención en el RE presente en el tallo citoplásmico de la subunidad CD3£ del receptor para el antígeno de los linfocitos T (TCR) (Mallabiabarrena, A., Fresno, M. y Alarcón, B. 1992. An endoplasmic reticulum retention signal in the CD3s chain of the T cell receptor. Nature 357 : 593-596; Mallabiabarrena, A., Jiménez, M. A., Rico, M. y Alarcón, B. 1995. A tyrosine- containing motif mediates ER retention of CD3s and adopts a helix/turn structure.

EMBO J. 14 : 2257-2268). Pensamos que la presencia del anclaje a membrana podría presentar ventajas comparando con la quimera de CD4 soluble utilizada anteriormente porque permitiría alcanzar concentraciones más altas de la quimera en la membrana del RE, donde está gpl60, y no en el lumen. Se construyó la quimera CD4s10 que contenía la secuencia completa de CD4 y la secuencia de 10 aminoácidos del tallo citoplasmático de CD3s y que, por lo tanto, estaría anclada a la membrana del RE. Con la generación de transfectantes estables de la quimera CD4s10 en la línea celular T Jurkat se demostró

que la expresión de la quimera las convertía en resistentes a la infección por VIH-1 (San José, E., Muñoz-Femández, M. A. y Alarcón, B. 1998. Retroviral vector-mediated expression in primary human T cells of an endoplasmic reticulum-retained CD4 chimera inhibits Human Immunodeficiency Virus type-1 replication. Hum. Gene Ther. 9 : 1345- 1357). Es más, el grado de inhibición se correlacionaba con el nivel de expresión de la quimera.

Por otro lado, distintos autores han observado que la producción endógena de beta-quimioquinas por células CD4 positivas de enfermos infectados por VIH-1 asintomáticos pueden suprimir la replicación de HIV (Saha, K., et al., J Virology 1998; 72 : 876-881). Sin embargo, estas beta-chemokinas actúan sólamente a nivel de la entrada del virus mediante el bloqueo de la unión del virus al receptor CCR5 y no pueden inhibir la replicación viral una vez que el virus entra en la célula.

Posteriormente, estos mismos autores han descrito el desarrollo de unos clones de linfocitos T CD4+ obtenidos a partir de un paciente VIH-1 positivo asintomático inmortalizados, resistentes a la infección de VIH-1, que secretan un factor soluble, de naturaleza desconocida, capaz de inhibir la infección de linfocitos por VIH-1 (Solicitud PCT de Patente US 20010051373, T-cell clones expressing anti-VIH-1 factors).

Hallazgos futuros de factores solubles producidos por las propias células T y que induzcan la protección de linfocitos T no infectados por VIH-1, y cuya obtención pueda controlarse de forma más precisa mediante técnicas de ingeniería genética, pueden permitir avances significativos en el tratamiento y prevención de la infección por VIH-1.

DESCRIPCION DE LA INVENCION BREVE DESCRIPCION La presente invención se enfrenta con el problema de proporcionar nuevos tratamientos capaces de prevenir y tratar la infección del VIH-1 en humanos.

La solución proporcionada por esta invención se basa en el hecho que los inventores han observado que la expresión de una construcción genética que permite la expresión de una proteína quimérica que retiene la glicoproteína gpl60 de la envuelta del VIH-1 en el retículo endoplásmico (RE), por ejemplo CD4s15, en distintos tipos de células CD4 positivas presenta un efecto protector de la infección y replicación del VIH- 1 por efecto trans, es decir, en otras células CD4 positivas no transducidos con dicha

proteína quimérica.

Un objeto de la presente invención lo constituye un factor soluble protector de células CD4 positivas frente a la infección y replicación del VIH-1 que se obtiene a partir de un sobrenadante de células CD4 positivas transducidas con una proteína quimérica, por ejemplo CD4s15, que retiene a la glicoproteína gpl60 de la envuelta del VIH-1 en el RE.

Un objeto adicional de la presente invención lo constituye el empleo de una proteína quimérica, CD4s15 por ejemplo, para la elaboración y obtención de un sobrenadante que contiene un factor soluble protector de células CD4 positivas frente a la infección y replicación del VIH.

Otro objeto adicional de la presente invención lo constituye una proteína quimérica, por ejemplo CD4s15, cuya expresión en células CD4 positivas infectadas por VIH-1 provoca la retención de la glicoproteína de la envuelta del VIH-1 en el RE y protege de la infección VIH-1 a otras células CD4 positivas no transducidas presentes en el mismo entorno.

Otro objeto adicional de la presente invención lo constituye el empleo del sistema de expresión de la proteína quimérica CD4 y del factor soluble, anteriormente mencionados, en la elaboración de composiciones terapéuticas destinadas a la prevención y tratamiento de la infección por VIH-1 en humanos.

DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION La presente invención proporciona nuevas composiciones terapéuticas para la prevención y el tratamiento de la infección del VIH-1 en humanos (Síndrome de mmunodeficiencia Adquirida, SIDA) que comprenden la administración de una cantidad terapéutica de : a) un factor soluble protector de células CD4 positivas frente a la infección y replicación del VIH-1 que se obtiene a partir de un sobrenadante de células CD4 positivas transducidas suficientemente con una proteína quimérica CD4, en adelante proteína quimérica de la invención, que contiene la proteína CD4 fusionada a un péptido proveniente del tallo citoplasmático de la subunidad CD3s del receptor para el antígeno de los linfocitos T (TCR), por ejemplo CD4s15 ó CD4s10, que retiene a la glicoproteína gpl60 de la envuelta del VIH-1 en el RE, ó

b) un sistema de expresión de la proteína quimérica anteriormente mencionada en a) que comprende una secuencia de ADN que codifica la proteína quimérica y que posteriormente retiene a la glicoproteína gpl60 de la envuelta del VIH-1 e induce un efecto protector en trans de las células CD4 positivas no transducidas frente a la infección y replicación del VIH-1.

Tal como se utiliza en esta invención, el término"VIH-1"se refiere de igual forma al subtipo viral VIH-1 y VIH-2, ambas subespecies de la especie VIH.

Tal como se utiliza en esta invención, el término"cantidad terapéutica efectiva" se refiere a la cantidad de factor soluble o de sistema de expresión de la proteína quimérica CD4 calculada para producir el efecto deseado.

Asimismo, en el sentido utilizado en esta invención, el término"células CD4 positivas transducidos suficientemente con una proteína quimérica"se refiere a células CD4 positivas capaces de liberar un/os factor/es soluble/s que confiere/n protección a otros células CD4 positivas frente a la infección y replicación del VIH-1 y que pueden obtenerse en bajas proporciones con respecto a la población inicial de partida de células CD4 positivas, como por ejemplo niveles de al menos 5-10%.

Tal como se utiliza en la presente invención"proteína quimérica CD4"se refiere a construcciones genéticas que permiten la expresión en las células transducidas por dicha proteína quimérica CD4 de proteína en cantidad suficiente para provocar la retención de la glicoproteína gpl60 de la envuelta del VIH-1 en el RE, impedir la salida del VIH-1 de la célula y la infección de otros células CD4 positivas del entorno mediante un efecto en trans. Una realización particular de la presente invención de proteína quimérica CD4 es por ejemplo, CD4s15 y CD4elO.

En el sentido que se utiliza en la presente invención"efecto en trans"se refiere a la acción de un producto producido por una célula sobre otra célula distinta a la que lo produce.

En el sentido utilizado en esta invención la expresión"células CD4 positivas" incluye, en primer lugar, a células de estirpe linfoide T, entre otras : células T procedentes de la sangre, del timo, del bazo, de los ganglios linfáticos o de cualquier otro órgano linfoide, células de líneas de linfocitos T cultivados in vitro, así como a linfoblastos y clones T obtenidos por estimulación de linfocitos T y cualquier precursor hematopoyético procedente de la médula ósea, de la sangre, del timo, de cordón

umbilical, o de cualquier otra localización, que pueda dar lugar tras diferenciarse a linfocitos T maduros; y, en segundo lugar, a otras células que presenten el receptor CD4 en su membrana como células de la línea monocitos/macrófagos y células dentríticas y que son infectadas también por el VIH-1.

El sistema de expresión de la proteína quimérica puede ser cualquier sistema de expresión capaz de expresar dicha proteína de forma funcional, es decir, capaz de inducir protección frente a la infección y replicación del VIH-1 en células CD4 positivas por un efecto en trans. En una realización particular, dicho sistema de expresión se basa en un vector retroviral basado en el virus Moloney-MLV (pCIE-15) que presenta la ventaja de permitir un mayor nivel de transducción de las quimeras utilizadas en comparación con otros vectores y de permitir el seguimiento de las células transducidas porque se convierten en células fluorescentes verdes y pueden ser visualizadas en el microscopio o ser analizadas por citometría de flujo. En otra realización particular, el sistema de expresión de la proteína quimérica contiene la secuencia de ADN (SEQ ID NO1) que codifica la proteína de fusión CD4s15 (SEQ ID NO 2) ó la secuencia de ADN codificante de la construcción CD4E10 (San José, E., Munoz-Fernández, M. A. y Alarcón, B. 1998. Retroviral vector-mediated expression in primary human T cells of an endoplasmic reticulum-retained CD4 chimera inhibits Human Immunodeficiency Virus type-1 replication. Hum. Gene Ther. 9 : 1345-1357).

La secuencia de ADN que codifica la proteína quimérica de la presente invención puede estar, en una realización particular, operativamente enlazada a una región reguladora de la transcripción. En el sentido utilizado en esta descripción, la expresión"región reguladora de la transcripción"incluye a todos los elementos necesarios para la transcripción y puede incluir elementos necesarios para la regulación y transcripción específica de la célula. Por tanto, una región reguladora de la transcripción incluye, al menos, un promotor, y puede incluir, opcionalmente, otras secuencias reguladoras tales como potenciadores y sitios de unión del factor de transcripción.

Tal como se utiliza en esta descripción, la expresión"operativamente enlazado" se refiere a una yuxtaposición en donde los componentes implicados están situados de manera que pueden funcionar en la forma deseada; por ejemplo, un promotor está operativamente enlazado a una secuencia codificante si el promotor afecta a su

transcripción o expresión.

La región reguladora de la transcripción a la que está operativamente enlazada la secuencia de ADN que codifica la proteína quimérica de la presente invención puede ser cualquier región reguladora conocida, por ejemplo, una región reguladora de citomegalovirus (CMV) (ver Ejemplo 1). En una realización particular, dicho sistema de expresión es un virus pCIE-15, que contiene la secuencia de nucleótidos SEQ ID NO1 y que permite la expresión de la proteína CD4s15 (SEQ ID NO 2).

Otro objeto adicional de la presente invención es el empleo del factor soluble protector en trans de células CD4 positivas o del sobrenadante en el que se encuentra, obtenido según la presente invención, en la elaboración de un medicamento destinado a la prevención y tratamiento de la infección por VIH-1 en humanos.

Otro objeto adicional de la presente invención es el empleo del sistema de expresión de la proteína quimérica CD4, objeto de la presente invención, en la elaboración de protocolos de terapia génica clínica para el tratamiento y prevención en humanos de la infección por VIH-1, que comprende los siguientes pasos : a) la extracción de células CD4 positivas de un enfermo de VIH-1, b) la transducción ex vivo de las células CD4 positivas obtenidas en a) con un sistema de expresión de la proteína quimérica CD4 de la presente invención que retiene la glicoproteína gpl60 de la envuelta del VIH-1 en el RE y que promueve la protección en trans de células CD4 positivas no infectadas del enfermo frente a la infección y replicación del VIH-1, y c) la administración del sobrenadante y/o células CD4 positivas, infectadas y sanas, del anterior paso b) en el paciente donante enfermo de VIH; o que comprende los siguientes pasos : a) la administración directa de un vector codificante por la proteína quimérica CD4 a un enfermo de VIH-1, b) la expresión de la proteína quimérica CD4 por las células del enfermo transducidas in vivo, y c) la generación in vivo por las células del enfermo que expresan la quimera CD4 del factor que produce en trans la protección de células CD4 positivas del enfermo no transducidas.

Potenciales desarrollos de terapia génica pueden definirse a partir de las

descripciones realizadas en los ejemplos de la presente invención (ver Ejemplo 5, Figura 9) y forman parte del estado de la técnica.

Los adyuvantes y vehículos farmacéuticamente aceptables que pueden ser utilizados en dicha elaboración de medicamento o en la elaboración de composiciones utilizables en los protocolos de terapia génica son los adyuvantes y vehículos conocidos por los técnicos en la materia y utilizados habitualmente en la elaboración de medicamentos, excipientes y composiciones vehiculizantes de material genético.

Asimismo, la invención también se refiere al empleo del sistema de expresión de la proteína quimérica en un procedimiento de elaboración y obtención de un factor soluble protector en trans de células CD4 positivas frente a la infección y replicación del VIH mediante los siguientes pasos : a) transducción de células CD4 positivas mediante un sistema de expresión que codifica la proteína quimérica, b) promover la infección de las células CD4 positivas de a) por VIH-1 mediante la puesta en contacto de dichas células CD4 positivas y el VIH-1, y c) recogida del sobrenadante del cultivo de dichas células CD4 positivas transducidas e infectados donde se encuentra el factor soluble.

Una realización particular de la presente invención es un procedimiento de elaboración y obtención de un factor soluble protector en trans de células CD4 positivas frente a la infección y replicación del VIH-1 donde el sistema de expresión es el pCIE- 15 que codifica la proteína quimérica CD4s15, las células CD4 positivas provienen de donantes humanos sanos o infectados por el VIH-1 (en un paciente de VIH-1 pueden existir células CD4 positivas infectadas o no por el VIH-1) (ver ejemplo 3 y 5 de la presente invención) y el VIH-1 proviene de una cepa VIH-1 infecciosa.

DESCRIPCION DE FIGURAS Figura 1.-Construcciones retrovirales. En la parte superior se muestra la construcción pKB, usada anteriormente (San José, E., Muñoz-Fernández, M. A. y Alarcón, B. 1998. Retroviral vector-mediated expression in primary human T cells of an endoplasmic reticulum-retained CD4 chimera inhibits Human Immunodeficiency Virus type-1 replication. Hum. Gene Ther. 9 : 1345-1357). La construcción pCIE-15 usada en los estudios presentes está indicada en la parte inferior. El promotor inmediato-

temprano de citomegalovirus añadido al LTR 5'del virus Moloney-MLV (CMV- 5'LTR) regula la transcripción de un mRNA bicistrónico que codifica a la vez por CD4sl5 y por EGFP separados por una secuencia IRES.

Figura 2. -Protocolo de transducción.<BR> <P>Figura 3. -Inhibición de la liberación de p24 por células MT-2 transducidas con CD4s15. Las células MT-2 fueron transducidas bien con la construcción pCIE-15, bien con el vector vacío (pCIE); se clonaron por dilución límite y se seleccionaron de acuerdo con la expresión de EGFP. Dos clones (el clon C10 que expresa CD4815, y el clon 6 transducido con el vector vacío) fueron infectados con VIH-1 (cepa pNL4.3) a una mdi de 0,001 y la liberación de p24 al medio de cultivo fue medida a lo largo de dos semanas.

Figura 4.-Inhibición de la liberación de p24 en una población no clonal de células MT-2 transducidas con CD4s15. Las células MT-2 fueron transducidas con pCIE-15 o con el vector vacío (pCIE). La expresión del marcador GFP fue analizada 48 h tras la transducción mediante citometría de flujo. Se indica el porcentaje de células positivas en cada caso. Las células MT-2 no transducidas y la población de células MT-2 transducidas fueron infectadas con VIH-1 a una mdi de 0,001. La figura muestra la liberación de p24 a día 10 de la infección, cuando los niveles de infección habían alcanzado un máximo.

Figura 5.-Inhibición de la replicación del VIH-1 en una mezcla de células MT-2 transducidas y no transducidas. El clon C10 procedente de células MT-2 transducidas fue mezclado, en los porcentajes indicados (leyenda de la figura), con células MT-2 no transducidas y las mezclas fueron infectadas con el VIH-1 a una mdi de 0,001. La liberación de p24 fue seguida para estimar el grado de replicación del VIH-1. <BR> <BR> <P>Figura 6. -Inhibición de la liberación de p24 en linfoblastos T humanos mediante la transducción de CD4E15. Se estimularon PBMC humanos con PHA e IL-2 y 48 h más tarde se transdujeron con sobrenadante retroviral. Se mezclaron células transducidas con células sin transducir del mismo donante en distintas proporciones y se estimó el porcentaje de células GFP+ mediante citometría de flujo antes de la infección con VIH- 1 (leyenda de la figura).

Figura 7.-Inhibición de la replicación del VIH-1 en un experimento de dos cámaras. Se emplazaron células MT-2 no transducidas en el pocillo inferior de un

conjunto de dos pocillos separados por una membrana con diámetro de poro de 0,4 jjm.

La cámara superior fue rellenada bien con células MT-2 no transducidas, bien con el clon C10 que expresa CD4sl5. Se inoculó el VIH-1 en ambas cámaras a una mdi de 0,001 y se examinó la replicación del VIH-1 a los días indicados, de acuerdo con la formación de sincitios y de efecto citopático (cruces) y también de la liberación de p24 (indicado en ng/ml).

Figura 8.-Efecto anti-VIH-1 del sobrenadante producido en el clon C10 que expresa CD4s15. Se recogieron los sobrenadantes de cultivos del clon C10 infectado o no con la cepa pNL4. 3 de VIH-1 a una mdi de 2,5 tras 48 h de infección y se añadieron a diluciones 1 : 2,1 : 4 y 1 : 10 sobre cultivos de células MT-2 que fueron infectados subsecuentemente con VIH-1 a una mdi de 0, 001. La liberación de p24 fue medida a los días indicados para seguir la infección con VIH-1.

Figura 9. -Protocolo para probar in vivo los efectos anti-VIH-1 de la transducción con CD4£15.

Figura 10. -Efecto de la transducción con CD4s15 sobre la replicación del VIH-1 en ratones SCID-huPBL. Se siguió el protocolo de la Figura 9 para poblar ratones SCID con PBMC humanos en el peritoneo. Se transdujeron linfoblastos procedentes del mismo donante bien con pCIE-15 para expresar la quimera CD4£15 (ratones A, B, C, D, E), bien con el vector vacío (ratones 1,2, 3,4, 5) y se inocularon con VIH-1. Se sacrificaron los ratones 1,2, 3, A, B y C en el día 2 postinfección. Los ratones 4,5, D y E se sacrificaron en el día 6 postinfección. Se estimó la carga viral por PCR a partir de los lavados peritoneales de dichos ratones y se expresa como el número de copias de RNA de VIH por ml de fluido.

Los siguientes Ejemplos sirven para ilustrar la invención y no deben ser considerados como limitativos del alcance de la misma.

EJEMPLOS En la presente invención se ha definido por primera vez que el efecto protector de la expresión de la construcción genética CD4£15 en distintos tipos de linfocitos T, entre otros tipos de células CD4, sobre la replicación e infección de VIH-1 en humanos, además del adelantado anteriormente de retención en el RE de las glicoproteínas de la envuelta vírica (San José, E., Muñoz-Fernández, M. A. y Alarcón, B. 1998. Retroviral

vector-mediated expression in primary human T cells of an endoplasmic reticulum- retained CD4 chimera inhibits Human Immunodeficiency Virus type-1 replication.

Hum. Gene Ther. 9 : 1345-1357), se produce por efecto en trans. En la presente invención se ha preparado un nuevo vector que ha permitido un mayor nivel de transducción de las proteínas quiméricas utilizadas y su seguimiento a lo largo de los distintos experimentos de la presente invención (las células transducidas se convierten en células fluorescentes verdes y pueden ser visualizadas en el microscopio o ser analizadas por citometría de flujo, Ejemplo 1). Para determinar si la transducción con la construcción quimérica pCIE-15 confiere resistencia contra la infección por VIH-1, la línea celular MT-2 fue transducida con el vector pCIE-15 o con el vector vacío (pCIE).

En células MT-2 no transducidas, así como en un clon MT-2 transducido con el vector vacío, los niveles de p24 alcanzaron concentraciones por encima de 3 llg/ml (Figura 3).

Por el contrario, en el clon C10, transducido con el vector pCIE-15 que permite la expresión de la proteína quimérica CD4sl5, la liberación de p24 fue indetectable, por debajo de 10 pg/ml. Una vez demostrado que la expresión de la proteína quimérica CD4£15 inhibe la replicación de VIH-1, se decidió comprobar si la expresión de dicha quimera, no en un clon T individual, sino en un conjunto de células no clonadas confería resistencia a la replicación e infección por VIH-1. Así, en uno de estos experimentos se pudo transducir un 33% de la población de células MT-2 con el vector de expresión pCIE-15 y, por otro lado, un 51% de la población de MT-2 con el vector vacío como control. Tras la infección con VIH-1, encontramos que la liberación de p24 no fue afectada por la transducción del vector vacío pero fue completamente bloqueada en las células transducidas con el vector pCIE-15 que permite la expresión de la proteína quimérica CD4sl5 (Figura 4). Este resultado fue sorprendente puesto que en este experimento, un 67% de las células no se habían transducido (de acuerdo con la expresión del marcador GFP) y deberían ser perfectamente competentes para replicar VIH-1 y producir p24. Por lo tanto, el resultado de la Figura 4 indica que la expresión de la proteína quimérica CD4£15 tiene un efecto en trans sobre las células no transducidas, capaz de prevenir la infección y replicación de VIH-1 en las mismas, y forma parte de la presente invención.

Los resultados anteriores podrían hacer pensar que el porcentaje de células transducidas con el vector pCIE-15, que permite la expresión de la proteína quimérica

CD4s15, de la Figura 4 estaba subestimado y que un porcentaje más alto de células MT- 2 había sido transducido pero no estaban expresando GFP a niveles detectables por citometría de flujo. Estas células, aparentemente negativas para GFP y para la proteína quimérica CD4sl5, expresarían todavía niveles suficientes de CD4£15 como para impedir la replicación del VIH-1. Para excluir esta posibilidad, en la presente invención el clon C10 de MT-2, que expresa de forma estable la proteína quimérica CD4£15 en un 100% de las células, se mezcló en diferentes proporciones con las células MT-2 no transducidas, y la mezcla se infectó con VIH-1. La replicación del VIH-1 fue abolida cuando la proteína quimérica CD4£15 era expresada en porcentajes tan bajos como un 10% de la población total (Figura 5, línea de cuadrados grises). Este resultado indica que la expresión de la proteína quimérica tiene efectivamente un efecto en trans que inhibe la infección y replicación del VIH-1 en células MT-2 no transducidas.

MT-2 es una línea celular T transformada por el virus HTLV-I. Para excluir que el efecto en trans de la expresión de CD4sl5 pudiera derivarse de la acción de un producto génico del HTLV-I, un experimento similar al mostrado en la Figura 4 fue realizado con linfoblastos T humanos derivados de un donante sano y transducidos con el vector pCIE-15 que permite la expresión de la proteína quimérica CD4sl5. Estos resultados demostraron que la expresión de la quimera CD4£15 en un porcentaje minoritario (23%) de los linfoblastos previno la infección y replicación del VIH-1 (Figura 6, línea con cruces). Porcentajes más bajos de expresión (6% y 11%) también tuvieron algún efecto inhibidor en comparación con los linfoblastos T no transducidos..

En conjunto estos resultados muestran que la transducción retroviral de la proteína quimérica CD4£15 en una línea celular T humana y también en linfoblastos humanos previene la infección y replicación del VIH-1 por un mecanismo no anticipado anteriormente que actúa en trans.

Para determinar si el efecto en trans de la expresión de la proteína quimérica CD4sl5 requiere del contacto célula-célula, se realizó un experimento de dos cámaras en la presente invención. La presencia del clon transducido con CD4£15 en la cámara superior produjo una inhibición considerable de la replicación del VIH-1 en las células MT-2 no transducidas, presentes en la cámara inferior, comparada con el experimento control en el que las células no transducidas MT-2 fueron emplazadas en ambas cámaras (Figura 7). Este resultado sugiere que un factor soluble media el efecto en trans

de la expresión de CD4£15. De hecho, el sobrenadante de cultivo obtenido del clon transducido con CD4£15 e infectado con VIH-1 inhibió la replicación del VIH-1 cuando se añadió a células MT-2 (Figura 8), comparado con el sobrenadante de cultivo procedente del clon sin infectar. Aunque la naturaleza del factor soluble es desconocida todavía, sabemos que las células transducidas con la proteína quimérica CD4£15 no producen interferones a y y (datos no presentados) y que estos factores no son, por lo tanto, responsables del efecto en trans. También sabemos que el factor soluble se encuentra en este sobrenadante, lo que permitiría la preparación de un medicamento a partir del mismo destinado a la prevención y tratamiento de la infección por el VIH-1.

Por otro lado, en la presente invención se ha determinado la capacidad de la proteína quimérica CD4£15 para inhibir la replicación e infección del VIH-1 en un modelo animal para acercar los resultados al posible uso clínico de la expresión de la misma en protocolos de terapia génica de la infección por VIH-1 en humanos. En la Figura 9 se muestra un esquema del protocolo seguido. Como se ha comprobado, la expresión de la proteína quimérica CD4815 en un porcentaje bajo de células humanas redujo también la replicación del VIH-1 tanto al día 2 como al día 6 tras la infección (Figura 10).

Ejemplo 1.-Optimización del protocolo de transducción.

En la presente invención se ha usado un vector retroviral basado en el vector derivado del virus Moloney-MLV. Este vector tiene una secuencia IRES que permite la transcripción de un RNAm bicistrónico que codifica por el marcador fluorescente GFP y la proteína de interés, en este caso CD4sl5 (construcción pCIE-15, Figura 1). Este sistema permite trazar exactamente el número y el destino de las células transducidas porque se convierten en células fluorescentes verdes y pueden ser visualizadas en el microscopio o ser analizadas por citometría de flujo.

Para producir sobrenadantes para la transducción, se transfectaron células empaquetadoras Phoenix con la construcción pCIE-15 por el método del fosfato de calcio junto con un vector que codifica por las proteínas de Moloney gag y pol y con un vector que codifica por la proteína G de la envuelta del virus de la estomatitis vesicular (VSV). De esta forma, reforzamos la expresión de los productos génicos gag y pol en las células empaquetadoras, y también, pseudotipamos las partículas transductoras con la proteína G de VSV. Esto convierte a las partículas transductoras en más resistentes y

amplía el espectro de células huésped. Los sobrenadantes transductores son recogidos cada 24 h y son usados frescos para transducir tanto líneas T como linfoblastos T en los siguientes ejemplos de la presente invención. En la Figura 2 se muestra un esquema del protocolo utilizado. De forma rutinaria se pueden transducir cerca del 100% de las células de las líneas T Jurkat y MT-2 y un 20-30% de los linfoblastos T humanos. <BR> <BR> <P>Ejemplo 2. -Efecto protector en tramas de la expresión de CD4sl5 sobre la replicación de VIH-1 Para determinar si la transducción con la construcción pCIE-15 confier resistencia contra la infección por VIH-1, la línea celular MT-2 fue transducida con la construcción pCIE-15 o con el vector vacío (pCIE). Se clonaron ambas poblaciones por dilución límite y se seleccionaron clones que expresan de forma estable las construcciones de acuerdo con la expresión de GFP. Se infectaron dos de estos clones con VIH-1 (cepa pNL4.3), el clon C10 que expresa CD4£15 y el clon 6 transducido con el vector vacío, a una multiplicidad de infección (mdi) de 0,001 y como un marcador de la replicación vírica se siguió la liberación del antígeno vírico p24 al sobrenadante de cultivo a lo largo de varios días. En células MT-2 no transducidas, así como en un clon MT-2 transducido con el vector vacío, los niveles de p24 alcanzaron concentraciones por encima de 3 llg/ml (Figura 3). Por el contrario, en el clon C10, transducido con CD4£15, la liberación de p24 fue indetectable, por debajo de 10 pg/ml. Una vez demostrado que la expresión de la quimera CD4£15 inhibe la replicación de VIH-1, era necesario comprobar si la expresión de la quimera, no en un clon T individual, sino en un conjunto de células no clonadas confería resistencia al VIH-1. Así, en uno de estos experimentos pudimos transducir un 33% de la población de células MT-2 con la construcción pCIE-15 y, por otro lado, un 51% de la población de MT-2 con el vector vacío (pCIE) como control. Tras la infección con VIH-1, encontramos que la liberación de p24 no fue afectada por la transducción del vector vacío pero fue completamente bloqueada en las células transducidas con CD4£15 (Figura 4). <BR> <BR> <P>Ejemplo 3. -Niveles realmente bajos de células transducidas CD4£15 producen protección en trans frente al VIH-1.

Para confirma esta posibilidad, el clon C10, que expresa de forma estable la quimera CD4s15, se mezcló en diferentes proporciones con las células MT-2 no transducidas (0, 10,20, 40,60 80 y 100%), y la mezcla se infectó con VIH-1 a una mdi

de 0,001. La liberación de p24 fue seguida para estimar el grado de replicación del VIH-1. La replicación del VIH-1 fue abolida cuando la quimera CD4£15 era expresada en porcentajes tan bajos como un 10% de la población total (Figura 5). Este resultado indica que la expresión de la quimera tiene efectivamente un efecto en trans que inhibe la replicación del VIH-1 en células MT-2 no transducidas.

MT-2 es una línea celular T transformada por el virus HTLV-I. Para excluir que el efecto en trans de la expresión de CD4£15 pudiera derivarse de la acción de un producto génico del HTLV-I, un experimento similar a este mostrado en la Figura 4 fue realizado con linfoblastos T derivados de un donante sano y transducidos con CD4£15.

Se estimularon PBMC humanos con PHA e IL-2 y 48 h más tarde se transdujeron con sobrenadante retroviral obteniendo aproximadamente un 23% de expresión de CD4£15.

Posteriormente se mezclaron estas células modificadas con células del mismo donante sin transducir para obtener cultivos con distinto porcentaje de expresión de CD4£15 (6%, 11% y 23%). Posteriormente estas células se infectaron con un aislado clínico y los resultados demostraron que la expresión de la quimera CD4£15 en un porcentaje minoritario (23%) de los linfoblastos previno la replicación del VIH-1 (Figura 6).

Porcentajes más bajos de expresión (6% y 11%) también tuvieron algún efecto inhibidor. También se pudo observar una inhibición en la formación de sincitios en las células que contenían un 23% de expresión de CD4£15 en el día 5 después de la infección (datos no mostrados).

Ejemplo 4. -El efecto en trans de la expresión de CD4s15 está mediado por un factor soluble.

En este tipo de experimento, el clon que expresa CD4£15 fue emplazado en la cámara superior y la línea parental MT-2 en la cámara inferior, separadas por una membrana de 0,4 tm de poro y, como control, se realizó en paralelo el mismo experimento con células MT-2 no transducidas puestas en ambas cámaras. Ambas poblaciones celulares fueron infectadas con el VIH-1 a una mdi de 0,001 y la infección vírica se siguió a lo largo de 2 semanas de acuerdo con la liberación de p24 y con la formación de sincitios y de efecto citopático (Lifson JD, Reyes GR, McGrath MS, Stein BS, Engleman EG. AIDS retrovirus induced cytopathology : giant cell formation and involvement of CD4 antigen. Science. 1986.232 (4754) : 1123-7). La presencia del clon transducido con CD4£15 en la cámara superior produjo una inhibición considerable de

la replicación del VIH-1 en las células MT-2 no transducidas, presentes en la cámara inferior, comparada con el experimento control en el que las células no transducidas MT-2 fueron emplazadas en ambas cámaras (Figura 7). Este resultado sugiere que un factor soluble media el efecto en trans de la expresión de CD4sl5. Para confirmar la existencia de un factor soluble como responsable de esta protección en trans frente a la infección de HIV-1 se recogieron los sobrenadantes de cultivos del clon C10 infectado o no con la cepa pNL4.3 de VIH-1 a una mdi de 2,5 tras 48 h de infección y se añadieron a diluciones 1 : 2,1 : 4 y 1 : 10 sobre cultivos de células MT-2 que fueron infectados subsecuentemente con VIH-1 a una mdi de 0, 001. La liberación de p24 fue medida a los días indicados para seguir la infección con VIH-1. De hecho, el sobrenadante de cultivo obtenido del clon transducido con CD4£15 e infectado con VIH-1 inhibió la replicación del VIH-1 cuando se añadió a células MT-2 (Figura 8), comparado con el sobrenadante de cultivo procedente del clon sin infectar en las distintas diluciones. Aunque la naturaleza del factor soluble es desconocida todavía, sabemos que las células transducidas con la quimera CD4£15 no producen interferones a y y (datos no mostrados) y que estos factores no son, por lo tanto, responsables del efecto en trans.

Ejemplo 5. -Efecto de la transducción de la quimera CD4£15 sobre la replicación del VIH-1 en un modelo de ratón.

Se probó la capacidad de la quimera CD4£15 para inhibir la replicación del VIH- 1 en un modelo animal para acercar los resultados al posible uso clínico de la quimera.

El modelo consiste en el uso de ratones inmunodeficientes SCID repoblados intraperitonealmente con PBMC humanos. Estos ratones son infundidos intraperitonealmente con linfoblastos T del mismo donante humano, transducidos con las diferentes construcciones dos semanas después. Estos ratones son infectados un día más tarde mediante la inyección de linfoblastos T infectados con VIH-1 ex vivo, y el progreso de la infección es seguido a través de la estimación de la carga vírica en el peritoneo. Se muestra un esquema del protocolo seguido en la Figura 9. Como se muestra en la Figura 10, la expresión de la quimera CD4£15 en un porcentaje bajo de células humanas redujo también la replicación del VIH-1 tanto al día 2 como al 6 tras la infección (ratones A-E) (valorada mediante la carga viral determinada por PCR a partir de los lavados peritoneales de dichos ratones y se expresa como el número de copias de RNA de VIH-1 por ml de fluido).

En la siguiente sección de Materiales y Métodos se identifican los plásmidos, líneas celulares, animales y reactivos, así como una descripción detallada de los ensayos utilizados en dichos Ejemplos.

MATERIALES Y METODOS Líneas celulares. Se utilizaron las líneas celulares T linfoblastoides Jurkat y MT-2 (provenientes de la ATCC). Ambas se crecieron en medio RPMI 1640 en presencia de 5% de suero bovino fetal. Los linfocitos T de sangre periférica se obtuvieron de donantes sanos y se aislaron por centrifugación en gradiente de densidad en Ficoll Hypaque. Se estimularon durante 48h con IL-2 humana recombinante (lOOU/ml) y PHA (l, g/ml) en medio RPMI con suero bovino fetal y después de ese tiempo las células se crecieron en medio completo con IL-2. La línea celular empaquetadora Phoenix proviene de la línea 293T (línea humana embrionaria de riñón transformada con la proteína El de adenovirus) que establemente expresa las proteínas gag pol y env, del virus de ratón de la leucemia de Moloney (MLV) de forma estable. Se crece en medio DMEM en presencia de 5% de suero bovino fetal.

Preparaciones virales. Para los experimentos de infección se utilizó la cepa de referencia pNL4.3 (Adachi A, Gendelman HE, Koenig S, Folks T, Willey R, Rabson A, Martin MA. Production of acquired immunodeficiency syndrome-associated retrovirus in human and nonhuman cells transfected with an infectious molecular clone. J. Virol.

1986 Aug; 59 (2) : 284-91). Se generaron stocks virales infectando células MT-2 con pNL4. 3 y se recogió el sobrenadante del cultivo cuando las células presentaron efecto citopático (ECP). Esta preparación viral se tituló a dilución límite en MT-2 y el resultado obtenido se da en forma TCmso/ml.

Ensayos de infección. Las células a infectar (Jurkat, MT-2, linfocitos de sangre periférica) se resuspendieron en el volumen del stock viral necesario para la multiplicidad de infección (mdi) indicada en cada caso. Se mantuvieron a 37°C durante 2 horas para permitir la adsorción viral y posteriormente las células se lavaron y se dejaron en medio completo. Se recogió sobrenadante de cultivo dos veces por semana para detectar el antígeno p24 secretado al medio. Esta proteína se detectó por un ELISA comercial (Innogenetics, Ghent, Bélgica) inoculando 100 Ill/mueska y calculando la concentración de la proteína por extrapolación con una curva patrón. Los datos se

expresan en pg/ml. También se sigue la evolución de la infección observando en los cultivos la aparición de sincitios (SI) ó efecto citopático (ECP).

Construcciones retrovirales. El vector retroviral bicistrónico utilizado en este trabajo está basado en Mo-MLV y se denomina pLZRS-CMV-IRES-gfp (Abad JL, Serrano F, San Roman AL, Delgado R, Bernad A, González MA. Single-step, multiple retroviral transduction of human T cells. J Gene Med 2001.3 : 1-12) La quimera CD4£15 se ha clonado en los sitios XhoI/BamHI. La construcción pCIE corresponde al vector vacío y pCIE-15 corresponde al vector con CD4£15.

Generación de sobrenadantes virales que expresen CD4£15. La línea celular empaquetadora Phoenix, derivada de 293T, se transfectó por fosfato cálcico con el vector retroviral pCIE ó pCIE-15, con las secuencias gag-pol derivadas de MLV y con la proteína G del virus de la estomatitis vesicular como envuelta. Después de 48h se recogieron los sobrenadantes de estas transfecciones y se utilizaron para transducir células Jurkat, MT-2 ó linfocitos de sangre periférica. Las células se sometieron a tres rondas de transducción, incubando primero los sobrenadantes con las células durante 90 min a 32°C y centrifugándolos simultáneamente a 1500 rpm. Tras esto, se incubaron toda la noche a 37°C. Se analizaron para la expresión de GFP después de 6 días de la primera ronda de transducción.

Detección de RNA viral. Se recogieron los sobrenadantes de los cultivos a analizar y la carga viral se detectó por un Kit comercial (Amplicor HIV-1 monitor test versión 1.5, Roche, Barcelona, España) (Correa, R y Muñoz-Fernandez, MA. 2001. Viral phenotype affects the thymic production of new T cells in HIV-1-infected children. AIDS 15 : 1959- 1963. ). Inicialmente se extrae el RNA de las muestras y por acción de la retrotranscriptasa se obtiene cDNA que es sometido a 30 ciclos de amplificación. Este cDNA se hibrida con una sonda específica para el gen gag y se revela con un conjugado unido a peroxidasa. Los resultados se obtienen en número de copias RNA/ml.

Experimentos en el modelo de ratón SCID-huPBLs. Para cada experimento se analizaron un total de 10 ratones, 5 de los cuales eran repoblados con linfocitos de un donante sano transducidos con el vector vacío y los otros 5 con linfocitos humanos del mismo donante transducidos con CD4£15. Los ratones se inyectaron intraperitonealmente con linfocitos en reposo y después con linfoblastos transducidos.

24 h más tarde, se inyectaron linfoblastos del mismo donante infectados con VIH-1 a

alta multiplicidad de infección. Los ratones se sacrificaron a distintos días tras la infección y se procedió a hacerles un lavado peritoneal para analizar la carga viral por RT-PCR (Correa, R y Muñoz-Femandez, MA. 2001. Viral phenotype affects the thymic production of new T cells in HIV-1-infected children. AIDS 15 : 1959-1963.).