Ricerca su HIV/AIDS

L’unità operativa è impegnata nelle seguenti attività di ricerca:

• studio della struttura e della biologia del complesso Tat/Env e ruolo degli anticorpi anti Tat/Env nell’infezione da HIV. Gli studi del CNAIDS hanno identificato un nuovo complesso di entrata di HIV (complesso Tat/Env) cruciale per la propagazione del virus a bassa molteplicità di infezione (P Monini, PLoS One, 2012). Gli studi investigano pertanto in vari modelli cellulari il ruolo di Tat nella replicazione residua di HIV in presenza di concentrazioni subottimali di farmaci antiretrovirali, nonché la capacità del vaccino Tat di bloccare questa modalità di propagazione del virus. Altri studi sono tesi a valutare gli effetti di Tat sulle dinamiche conformazionali di Env e sulla vulnerabilità di HIV all'azione di anticorpi anti-Env neutralizzanti e non-neutralizzanti, per lo sviluppo di strategie innovative di neutralizzazione del virus
• ruolo della proteina Tat di HIV-1 nella genesi e nella persistenza dei reservoir virali. La sperimentazione clinica terapeutica di fase II ha indicato che il vaccino Tat sviluppato al CNAIDS è in grado di ridurre i serbatoi di virus latente, aprendo nuove prospettive per una cura funzionale e per l’eradicazione di HIV nei pazienti in trattamento (F Ensoli, Retrovirology, 2015). Attualmente, gli studi sono volti a chiarire il meccanismo d’azione del vaccino sui reservoir virali, allo scopo di sviluppare cure innovative. In particolare, si stanno valutando il ruolo e gli effetti di Tat sulla i) riattivazione di virus latente, ii) sopravvivenza delle cellule reservoir, iii) induzione della replicazione produttiva e della latenza di HIV in cellule T CD4+ da parte di cellule dendritiche, endoteliali e monociti/macrofagi
• validazione di un saggio per la determinazione quantitativa del DNA provirale di HIV. È in corso di validazione un saggio di facile esecuzione ed elevata affidabilità messo a punto al CNAIDS per la determinazione quantitativa del DNA provirale di HIV. Il saggio è essenziale per la misurazione dei serbatoi virali ed avrà applicazione nella pratica clinica in quanto consentirà di valutare l’efficacia delle attuali terapie nonché di terapie innovative funzionali e/o eradicanti

• sviluppo di vaccini innovativi basati su vettori erpetici attenuati, replicativi e non replicativi, contro co-infezioni (Herpes simplex virus di tipo 1 e 2 e micobatterio tubercolare). Questi studi, in collaborazione con l’Università di Ferrara, hanno dimostrato che Tat estrinseca attività “immunomodulatorie” in grado di promuovere la presentazione di epitopi antigenici criptici e sub-dominanti, favorendo, inoltre, lo sviluppo di risposte di tipo Th1 e l'espansione/funzionalità dei linfociti citotossici. Per questa via, Tat consente di potenziare l’immunità contro patogeni intracellulari in grado di sfuggire alla risposta immune (R Gavioli, J Immunol, 2004). Gli studi sono volti allo sviluppo di vaccini contro infezioni “persistenti” di rilievo per il sistema sanitario. Attualmente, sono in sperimentazione vaccini contro il virus dell’herpes simplex (HSV-1/2) e il micobatterio tubercolare (F Nicoli, PLoS ONE, 2013; M Sicurella, PLos ONE, 2014; F Nicoli, Vaccine, 2016). I vaccini sono basati su vettori erpetici attenuati che esprimono antigeni micobatterici o erpetici insieme a Tat. La ricerca è giunta alla fase di sviluppo in modelli preclinici animali validati
• studi preclinici e clinici sugli effetti anti-angiogenici ed anti-tumorali degli inibitori della proteasi di HIV nella prevenzione e progressione del carcinoma della cervice uterina associato ad AIDS. Gli studi del CNAIDS hanno dimostrato che gli inibitori della proteasi di HIV (HIV-PI), attualmente in uso nella cART, sono in grado di inibire l’angiogenesi e l’invasione tumorale, indipendentemente dai loro effetti antivirali (C Sgadari, Nature Med 2002, Lancet Oncol 2003; P Monini, Nature Cancer Rev 2004; E Toschi, Int J Cancer 2009). Studi preclinici e clinici per la valutazione dell’efficacia nel sarcoma di Kaposi (KS) classico indicano il loro possibile utilizzo in pazienti neoplastici infettati o non con HIV (drug repositioning) (P Monini, AIDS 2009). Attualmente sono in fase di sviluppo pre-clinico e clinico terapie basate sugli HIV-PI per la terapia del carcinoma intraepiteliale della cervice uterina. Gli studi preclinici fanno uso di topi transgenici per le onco-proteine E6/E7 del papillomavirus umano, in collaborazione con l’Università di Torino

Benché sopprima efficacemente la replicazione di HIV, la cART non è in grado di eradicare il virus e deve essere pertanto assunta a vita, aumentando il rischio di non aderenza alla terapia e di selezione e trasmissione di varianti virali farmaco-resistenti. Il persistere dell'infezione è causa di infiammazione e attivazione del sistema immune, che determinano un processo di invecchiamento precoce e l'insorgenza di tumori e patologie tipiche dell'anziano; inoltre, una proporzione consistente di pazienti, soprattutto in paesi in via di sviluppo ma anche in Italia, inizia la cART tardivamente (cellule T CD4+ minore di 200/µl) o non risponde alla cART con un recupero immunologico insufficiente Ciò comporta un aumentato rischio di progressione e co-morbilità AIDS- o non-AIDS-associate rispetto alla popolazione generale. Le conseguenze sono la ridotta qualità di vita dei pazienti infettati e gli alti costi per il SSN. Sono quindi necessari nuovi interventi terapeutici per migliorare l’efficacia della cART (ART intensification), e, possibilmente, eradicare l’infezione. Gli studi condotti dal CNAIDS indicano che Tat rappresenta un bersaglio ottimale per strategie vaccinali sia preventive che terapeutiche volte a controllare la replicazione di HIV, la sua propagazione nei tessuti e la formazione e mantenimento di serbatoi virali (A Cafaro, Expert Opin Biol Ther, 2015; Expert Rev Vaccines 2018; Vaccines 2019). Nell’ambito dello sviluppo di queste strategie vaccinali, il CNAIDS ha condotto, negli anni, 5 studi clinici interventistici in Italia e Sudafrica (per un totale di 426 volontari) con finanziamenti dal Ministero della Salute, Ministero degli Affari Esteri e Commissione Europea. Questi studi hanno dimostrato la sicurezza, l’immunogenicità e la capacità del vaccino di intensificare gli effetti della cART, riportando il sistema immune verso l’omeostasi e riducendo l’immunoattivazione e il reservoir virale (B Ensoli, AIDS 2008, Vaccine 2009, PLoSONE 2010, Retrovirology 2016; O Longo, Vaccine 2009; S Bellino, RRCT 2009; F Ensoli, Retrovirology 2015). Studi molto recenti (C. Sgadari, Frontiers in Immunol 2019) hanno inoltre dimostrato gli effetti a lungo termine (8 anni) della vaccinazione con Tat culminati nella drastica riduzione dei serbatoi del virus (riduzione del 90% nel sangue) e nella ricostituzione del sistema immune che ha come indice più conosciuto l’aumento persistente e continuo delle cellule CD4 anche nei pazienti che rispondono male alla terapia. Inoltre i risultati di 3 studi osservazionali condotti in Italia e Sudafrica indicano che la presenza di anticorpi anti-Tat naturali è associata ad una più lenta progressione verso l’AIDS e una più efficace risposta alla terapia (G Rezza, J Inf Dis 2005; S Bellino, Retrovirology 2014; A Cafaro, Expert Opinion Biol Ther, 2015; B Ensoli B, Retrovirology 2016; A Cafaro, Expert Rev Vaccines 2018; Vaccines 2019). Da questi risultati emerge l’indicazione a proseguire lo sviluppo clinico del vaccino Tat con studi finali di efficacia (fase III), finalizzati alla sua approvazione all’uso in pazienti che rispondono male o sono poco aderenti alla terapia, e a valutare il suo impiego nella popolazione pediatrica ed in pazienti alla prima diagnosi di infezione (Test and Treat). I risultati ottenuti sono stati valutati molto positivamente dal Ministero della Salute del Sudafrica e da UNIDO (United Nations Industrial Development Organization). Entrambe le organizzazioni hanno incoraggiato il proseguimento degli studi fino a registrazione del vaccino. A tale scopo è stata creata la Tat Vaccine Partnership (vedi Terza Missione).

• sviluppo del vaccino Tat terapeutico. Il progetto prevede la conduzione di: a) studio clinico di fase III per la registrazione dell’uso del vaccino terapeutico Tat in soggetti adulti (>18 aa) HIV-positivi che rispondono male alla terapia (ART intensification); b) studio clinico di fase II/III per valutare la sicurezza, immunogenicità ed efficacia del vaccino Tat nell’intensificare la terapia cART in pazienti alla prima diagnosi di infezione da HIV (scenario Test & Treat); c) studio clinico di fase I/II per la valutazione della sicurezza, immunogenicità e dose efficace del vaccino terapeutico Tat (ART intensification) in adolescenti (12-17 aa) e bambini (6-11 aa) HIV-positivi, propedeutici a studi di fase III per la registrazione anche nella popolazione pediatrica. Questi studi clinici sono stati già presentati all'Agenzia Regolatoria Sudafricana (South African Health Products Regulatory Authority -SAHPRA) che ha incoraggiato la sottomissione dei relativi dossier e protocolli clinici, e saranno presentati anche all’EMA/FDA. La conduzione di questi studi potrà attuarsi solo dopo reperimento dei fondi necessari
• sviluppo del vaccino Tat e Tat/Env preventivo. Trial vaccinali di fase I preventivi sono già stati condotti con successo dal CNAIDS con il vaccino Tat e Tat/Env in Italia dopo la sperimentazione nel modello delle scimmie (B Ensoli, Vaccine 2009; S Bellino, Reviews on Rec. Clinical Trials 2009; A Cafaro J Virol 2010; Expert Opinion Biol Ther 2015; Expert Rev Vaccines 2018; Vaccines 2019). Lo sviluppo clinico di questi approcci vaccinali preventivi verrà perseguito in paesi ad alta incidenza di infezione (Sudafrica) al fine di valutarne l’efficacia nel prevenire l’infezione da HIV. In particolare, se i fondi saranno disponibili, si prevede di condurre uno studio di fase IIB in soggetti sani a rischio di infezione

• studi osservazionali per il monitoraggio clinico, immunologico e virologico dell'infezione da HIV-1 e degli effetti della presenza di anticorpi anti-Tat naturali o indotti da vaccinazione sulla malattia in soggetti naïve e in terapia cART. Sono in corso le analisi dei 3 studi osservazionali condotti dal CNAIDS in pazienti in terapia cART (ISS OBS T-002 e T-004) e asintomatici (ISS OBS T-003 e T-004) in Italia ed in Sudafrica, e degli studi osservazionali longitudinali per l’estensione del monitoraggio dei pazienti in terapia cART vaccinati con Tat arruolati negli studi clinici di fase II ISS T-002 ed ISS T-003 condotti, rispettivamente, in Italia e Sudafrica. E’ stato inoltre attivato in Italia uno studio osservazionale longitudinale (OBS T-005) per valutare l’effetto di anticorpi anti-Tat naturali o indotti da vaccino sui reservoir virali, sull’apoptosi o infezione di cellule da sangue periferico di pazienti HIV+ sia naïve che in terapia cART
• biomarcatori di rischio cardiovascolare (CVD) e studio del metaboloma dopo intensificazione della terapia con vaccinazione con Tat e nell’infezione naturale. Verrà valutato il ruolo di Tat e dell’infezione da HIV sull’aumentato rischio di CVD che si riscontra in soggetti HIV+ e nel metabolismo lipidico, mediante studio di biomarcatori sierici del metabolismo dei grassi e di attivazione immunitaria e vascolare in soggetti vaccinati con Tat. Questi dati permetteranno di generare un algoritmo volto a migliorare la valutazione ed il monitoraggio del rischio per CVD e di invecchiamento precoce nella popolazione studiata, potenzialmente estendibile alla popolazione generale
• caratterizzazione del profilo farmacocinetico e farmacogenetico di farmaci antiretrovirali a supporto della gestione clinica di pazienti HIV+ in paesi in via di sviluppo. Dato che il dosaggio plasmatico di farmaci antiretrovirali (ARV) è l’unico mezzo affidabile ed obiettivo per poter accertare il raggiungimento di livelli farmacologici efficaci, lo studio del profilo farmacodinamico di ARV in popolazioni diverse da quelle occidentali infettate da virus non-B fornirà informazioni importanti per la valutazione di studi clinici terapeutici in quelle popolazioni

• studi clinici per il trattamento del (KS) con gli HIV-PI in monoterapia o in associazione a chemioterapia convenzionale. Sulla base della dimostrazione dell’attività anti-angiogenica e anti-tumorale degli HIV-PI (C Sgadari, Nature Med 2002, Lancet Oncol 2003; P Monini, Nature Cancer Rev 2004) il Centro ha condotto due sperimentazioni cliniche di fase II con gli HIV-PI in pazienti affetti da KS classico ottenendo risultati di efficacia (P Monini, AIDS 2009 e manoscritto in preparazione). Questi studi, finanziati finora dal Ministero della Salute e AIFA, proseguiranno se i fondi saranno disponibili con una sperimentazione clinica di fase III con l’obiettivo di arrivare alla registrazione per l’uso degli HIV-PI nel KS associato o no a HIV. Il KS è incluso tra le malattie rare. Questi studi consentiranno di trasferire al SSN nuovi approcci e protocolli terapeutici basati su farmaci antiretrovirali in monoterapia o in combinazione con farmaci citotossici per la terapia di tumori in fase iniziale o avanzata (drug repositioning)

I virus HIV, HBV e HCV sono caratterizzati da un’estesa variabilità genetica responsabile dell’estrema diversificazione in varianti, la cui distribuzione, diversa a seconda dell’area geografica, continua a cambiare a causa dei flussi migratori e dei comportamenti a rischio. Queste varianti presentano una diversa patogenicità e sensibilità ai farmaci e ai test diagnostici. Possono, inoltre, selezionarsi varianti virali con mutazioni in grado di conferire resistenza alle terapie. Pertanto, la loro distribuzione nella popolazione generale e in popolazioni vulnerabili deve essere tenuta sotto controllo tramite una continua sorveglianza. Per questo motivo, lo European Center for Disease Prevention and Control (ECDC) prevede programmi di intervento e controllo delle varianti virali circolanti nella popolazione generale e in popolazioni vulnerabili, quali migranti, detenuti, MSM (maschi che fanno sesso con maschi), tossicodipendenti e lavoratori del sesso. Allo stesso modo, il Piano di Azione Europeo contro la Resistenza Antimicrobica approvato dal Parlamento Europeo (2017), raccomanda agli Stati Membri di attuare appropriate strategie di sorveglianza dei microrganismi per controllare l’emergenza di forme resistenti alle terapie. Infine, per la sorveglianza delle forme genetiche di HIV a livello globale, il WHO ha creato un network internazionale, di cui il CNAIDS è parte integrante da anni. In linea con queste raccomandazioni, molti paesi europei ed extraeuropei hanno attuato sistemi di sorveglianza delle varianti dei virus HIV, HBV e HCV circolanti. In Italia, al momento, non viene attuata alcuna sorveglianza. Il Gruppo di lavoro si propone, pertanto, di sviluppare, un sistema di sorveglianza delle dinamiche delle forme genetiche di HIV, HBV e HCV nelle popolazioni vulnerabili e nella popolazione generale in Italia, avvalendosi della collaborazione di un Network di 19 centri clinici sul territorio italiano, già creato dal CNAIDS in precedenti progetti (N Sanarico, Ann Ist Super. Sanità, 2015; N Sanarico, Medicine, 2016), e con Istituzioni e Centri clinici europei ed extraeuropei. L’attività di ricerca scientifica del gruppo è, quindi, focalizzata sugli aspetti patogenetici, clinici, virologici ed epidemiologico/molecolari dell’infezione da HIV e delle infezioni da HBV e HCV ad essa associate nelle popolazioni “vulnerabili” nel nostro paese per incrementare la conoscenza della storia naturale di queste in contesti sociali economicamente disagiati e/o caratterizzati da peculiari aspetti ambientali, culturali ed igienici.
Le attività di ricerca scientifica sono:

• studi multicentrici delle caratteristiche molecolari ed epidemiologiche di HIV, HBV e HCV nelle popolazioni di detenuti, migranti e autoctona infettati da HIV in Italia.
• Caratterizzazione biologica e molecolare delle varianti genetiche di HIV nei paesi in via di sviluppo
• effetti della terapia anti-HCV con farmaci DAAs sull’outcome virologico ed immunologico in pazienti in terapia ART co-infetti da HIV/HCV

Il CNAIDS è impegnato in varie attività di terza missione, quali:

Supporto all’ISS nella preparazione di documenti tecnici inerenti l’HIV/AIDS, quali la relazione al Parlamento sulle attività dell’ISS nell’ambito dell’infezione da HIV da presentare annualmente al Ministero della Salute;

Attività ispettiva nell’ambito del sistema di gestione della qualità e controllo delle Buone Pratiche di Laboratorio e valutazione tecnica di presidi diagnostici in vitro per l’HIV-1/2 e l’HTLV-I/II (NBOG IVD0201 e IVD0202), implementati dall’Organismo Notificato per i Dispositivi medici e la valutazione dei Cosmetici (ONDICO) dell’ISS.

Formazione: il CNAIDS forma personale sanitario e penitenziario sull’organizzazione sanitaria e la gestione clinica delle popolazioni vulnerabili e dei pazienti con HIV e/o MST, fornisce educazione sanitaria alle popolazioni vulnerabili (detenuti, migranti) in collaborazione con la Società Italiana di Medicina e Sanità Penitenziaria (SIMSPE), svolge attività di formazione per operatori nel campo dell’infettivologia nell’ambito della legge 135/90, è attivamente impegnato nella formazione di studenti laureandi e dottorandi.

Capacity Building: i progetti nazionali ed internazionali hanno portato allo sviluppo di specifiche piattaforme clinico-laboratoristiche per la conduzione della ricerca clinica nel settore pubblico, in Italia e nell’Africa sub-sahariana; in particolare, nel quadro del programma bilaterale finanziato dal MAE, è stata implementata una piattaforma per studi interventistici in tre provincie del Sudafrica.

Divulgazione scientifica: dalla sua nascita (2005), il CNAIDS ha prodotto 296 pubblicazioni su riviste scientifiche peer-reviewed internazionali e numerosissime presentazioni a meeting scientifici e divulgativi.

Progetti di ricerca e con terzi: Il CNAIDS ha ottenuto negli anni fondi nazionali e internazionali dal Ministero della Salute, Ministero degli Affari Esteri, Ministero dell’Università e della Ricerca, AIFA, Commissione Europea, agenzie private (AIRC), e dall’industria (Merck, Novartis, Gilead).

Collaborazioni: il CNAIDS collabora con Enti pubblici e privati nazionali e internazionali (20 regioni in Italia, 12 nazioni europee, Sudafrica, Swaziland, Uganda, USA).

Trasferimento tecnologico: i progetti relativi agli studi clinici osservazionali e alla sperimentazione per la produzione di nuovi vaccini, terapie innovative e strumenti diagnostici avanzati consentono il trasferimento di specifiche tecnologie, conoscenze e competenze ai centri ed agli istituti; il know-how per il processo di produzione del vaccino Tat è già stato trasferito a BIOVAC, Città del Capo, nel quadro del programma di cooperazione Italia-Sudafrica finanziato dal MAE.

Brevetti: attualmente il CNAIDS dispone di un portfolio di 7 famiglie di brevetti.

Spin-Off/Partenariato industriale: vari progetti del Centro sopra descritti hanno potenzialità per spin-off/partenariato industriale che verranno perseguite nelle modalità. A questo scopo Il CNAIDS ha promosso, con partner pubblici e privati nazionali ed internazionali, la Tat Vaccine Partnership (TVP), coordinata dal Medical Research Council del Sudafrica (SAMRC); missione della TVP è l’aggregazione di soggetti implementatori e finanziatori pubblici e privati per il completamento della sperimentazione del vaccino Tat e la sua registrazione per la distribuzione alla popolazione.