《Cell Rep:科学家识别出能帮助HIV保持沉默状态的特殊蛋白》

  • 来源专题:生物安全知识资源中心—领域情报网
  • 编译者: hujm
  • 发布时间:2023-06-26
  • 在抗逆转录病毒疗法治疗的过程中,HIV能安静地隐藏在CD4+ T淋巴细胞的存储库中,CD4+ T淋巴细胞是一种在激活机体免疫系统抵御感染上扮演重要角色的特殊白细胞。这些病毒庇护所的存在或许就能解释为何抗逆转录病毒疗法必须在患者的一生中持续进行,从而防止HIV进行复制,据WHO数据显示,截至2021年底,全球有超过3800人都感染了HIV。

    近日,一篇发表在国际杂志Cell Reports上题为“Identification of aryl hydrocarbon receptor as a barrier to HIV-1 infection and outgrowth in CD4+ T cells”的研究报告中,来自蒙特利尔大学等机构的科学家们通过研究首次发现了一种名为芳烃受体(AhR,aryl hydrocarbon receptor)的特殊蛋白或在HIV潜伏期中扮演着关键角色。

    研究者Ancuta教授说道,这项研究中,我们发现AhR或许在患者机体的CD4+ T细胞中拥有一种抗病毒效应,AhR是一种能调节特定基因表达的转录因子,为了帮助HIV在存储库细胞中保持沉默,该分子会对HIC1分子的表达产生一种效应,HIC1是另一种已知能抑制HIV复制的转录因子。为了证明这一点,研究人员利用CRISPR/Cas9系统敲除了AhR的表达,同时还利用药物来诱导或阻断AhR的激活,通过使用两种方法来中和AhR的活性,研究者观察到,在HIV感染者和接受抗逆转录病毒疗法的患者机体的CD4+ T细胞中出现了病毒的生长迹象。随后研究人员提出利用抑制AhR活性的药物来作为一种“激活并杀死”(shock and kill)的特殊清除策略,一旦在AhR激活剂存在的情况下发生重新激活的话(休克阶段),HIV感染的细胞随后就会被宿主机体的免疫系统看到,并不会被靶向狙杀。在特定类型的癌变肿瘤中,AhR通路会被来自环境中的特殊分子所激活,比如烟草烟雾、污染物或来自肠道微生物和细胞代谢所产生的配体分子,而由此所产生的抗炎性活性也会阻断机体充足的抗肿瘤免疫反应。

    研究者认为,在临床试验中,阻断AhR功能的药物已经用来抵御癌症,未来研究中,他们希望能检测这些抑制剂从而观察是否他们能消除正在接受抗逆转录病毒疗法患者机体的HIV或大大减少其机体病毒库的规模;为了更好地掌握病毒潜伏背后所发生的分子机制,研究人员还会继续合作研究来验证这种新型的治疗靶点;Ancuta博士说道,如今我们已经成功在患者机体的细胞中揭示了AhR通路是如何被激活的,在诸如空间转录组等先进技术的帮助下,我们希望能更进一步研究从而在HIV感染者机体的组织中进一步对其进行描述,这或许就能帮助我们在HIV背景下在人类机体中验证这一治疗靶点。

    综上,本文研究结果表明,AhR分子能管理一种控制病毒复制/生长和组织驻留/再循环的转录程序,这就支持了在“激活并杀死”的HIV-1缓解/治疗策略中使用AhR抑制剂的作用和有效性。

    原始出处:

    Debashree Chatterjee, Yuwei Zhang, Christ-Dominique Ngassaki-Yoka, et al. Identification of aryl hydrocarbon receptor as a barrier to HIV-1 infection and outgrowth in CD4+ T cells, Cell Reports (2023). DOI:10.1016/j.celrep.2023.112634

  • 原文来源:https://news.bioon.com/article/b68be784911f.html
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    • 编译者:hujm
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    • 据WHO数据显示,自从1984年确定了引发获得性免疫缺陷综合征(AIDS)的病因以来,人类免疫缺陷病毒(HIV)已经感染了超过8000万人,而且如今已经在全球引发了4000万人的死亡;目前WHO报告表示,全球大约有3800多万人感染了这种逆转录病毒,而且每年还有100万新发感染病例在不断增加,尽管抗逆转录病毒疗法能有效控制HIV,但患者必须坚持服药从而预防AIDS的发生。 科学家们一直在尝试开发有效的HIV疫苗,但目前并没有取得成功,近日,一篇发表在国际杂志Journal of Experimental Medicine上题为“A cell-free antigen processing system informs HIV-1 epitope selection and vaccine design”的研究报告中,来自约翰霍普金斯大学医学院等机构的科学家们通过研究利用自然系统识别出了有望帮助开发有效HIV疫苗的特殊蛋白。 文章中,研究人员利用了他们2010年所开发的一种实验室技术复制了一种细胞环境,在该环境中,称之为抗原呈递细胞(APCs)的专门免疫细胞会分解衍生自HIV的蛋白,并使其对免疫系统的前线防御机制可见,即称之为CD4+ T淋巴细胞或辅助T细胞。研究者Scheherazade Sadegh-Nasseri说道,我们的简单方法—还原无细胞的抗原处理技术(reductionist cell-free antigen processing)能在试管中再现人类机体免疫系统所发生的复杂事件,而这些事件是免疫系统对抗原(诸如HIV等机体外来入侵者)的反应。当APC咀嚼来自抗原的蛋白并在其表面呈递名为抗原表位(antigenic epitopes)的片段时,这种抗原表位就会对辅助T细胞可见并且开启机体的免疫反应。 如果研究人员能识别出哪种抗原表位具有“免疫显性”(immunodominant),即能引起针对病毒的最强烈免疫系统反应,那么他们或许就能拥有长期所寻求配方的必要成分,从而帮助制造有效的HIV疫苗。具有免疫显性的抗原表位拥有独特的结构,就好像锁与钥匙一样会与APCs上的细胞表面蛋白相匹配,即主要组织相容性分子(MHCs)。医学博士Srona Sengupta说道,如果你将HIV表位看作是一个热狗,而MHC看作是一个面包的话,那么大餐就是呈现给CD4+ T细胞的东西;能够识别HIV表位-MHC复合体为外来物的T细胞会被会被激活并向B细胞发送信号,而B细胞是另外一类能产生抗体的机体免疫系统(在这种情况下对HIV具有特异性)。抗体能与病毒结合并破坏已经被感染的细胞或预防HIV进入未感染的细胞,而这或许就是开发有效疫苗的关键功能。 研究者表示,此前绘制和识别所需的免疫优势表位的努力已经被证明是不可靠的;传统的方法会利用一种“蛮力”系统,即对能代表真实HIV蛋白部分的合成性肽类进行测试,希望某些肽类能刺激机体的免疫反应并指导研究人员找到开发疫苗所需要的抗原表位;这种策略不仅成败在此一举,而且并不允许现实世界的化学和分子相互作用,而这些相互作用可能会影响表位的产生和功能。研究者解释道,这是有效的HIV疫苗策略仍然遥不可及的一个主要原因。Sadegh-Nasseri博士表示,我们的无细胞抗原处理系统能复制表位在APC细胞环境中被实际加工处理以及被呈递的方式,包括任何可能会发挥作用的影响因素等。这或许就能促进研究人员研究整个HIV蛋白质组(病毒所产生的所有蛋白)并明确识别出特殊的表位,而这种表位会被一种称之为HLA-DM的伴侣蛋白选择呈现给CD4+ T细胞;这一点非常重要,因为研究者知道,由HLA-DM所加工处理和编辑的HIV表位是具有免疫显性特征的。 研究者补充道,最近研究中所识别出的35个抗原表位此前是未知的;本文研究中,研究人员利用无细胞抗原处理系统的分析揭示了三个重要发现:1)所识别出的表位的确是在HIV阳性的个体机体中产生的,而且会导致机体记忆性CD4+ T细胞的发展;2)这种新型的加工处理系统能被用来预测HIV蛋白的哪一部分在产生纳入到新型疫苗的免疫优势表位方面更有优势;3)该系统对全长天然蛋白的使用确保了任何细胞环境影响(比如那些在被感染的宿主细胞产生病毒后所引起的病毒表位修饰),且这些影响都会被考虑在内;当前的分析技术就缺乏这种能力。 有趣的是,研究人员还识别出了能被糖分子基团所修饰的多个表位,这对于疫苗开发者而言或许是一个潜在的重要发现,但传统的分析或许就会错过这个发现;目前研究人员正在不断研究来完善这种免疫优势表位识别系统,并利用来自未来分析的数据增强疫苗开发者的能力,从而促进其开发出强大且有效的保护性策略来抵御HIV、SARS-CoV-2等多种病原体。 原始出处: Srona Sengupta,Josephine Zhang,Madison C. Reed, et al. A cell-free antigen processing system informs HIV-1 epitope selection and vaccine design, Journal of Experimental Medicine (2023). DOI:10.1084/jem.20221654
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    • 编译者:hujm
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    • 引起COVID-19的SARS-CoV-2病毒会导致严重的急性呼吸道综合征,这或许就与2019年出现的已知会引起轻度季节性感冒的其它冠状病毒形成了对比,同时还提出了一个问题,即为何一种冠状病毒对人类所产生的影响要比另外一种更为严重,近日,一篇发表在国际杂志Nature上题为“TMPRSS2 is a functional receptor for human coronavirus HKU1”的研究报告中,来自巴斯德研究所等机构的科学家们通过研究提供了部分答案,同时识别出了季节性冠状病毒HKU1进入人类细胞中的通道。 HKU1所结合的受体与SARS-CoV-2不同,这或许能部分解释两种冠状病毒严重程度的差异,受体能作为一种有用的方法来帮助阐明冠状病毒的传播和病理学特征,其能作为病毒进化监测工作的一部分。目前已知能感染人类的冠状病毒有7种,其中4种通常被认为致病性较为轻微,包括HKU1, 229E, NL63和OC43,另外三种具有较强的致病性,包括SARS-CoV-1, Mers-CoV和SARS-CoV-2。早在2005年,研究人员首次从来自香港的一名患有严重肺炎的老人身上分离到了HKU1,与SARS-CoV-2一样,HKU1主要会感染机体的上呼吸道细胞,然而,其很少会感染肺部的支气管和肺泡,HKU1病毒会引起感冒和其它轻微的呼吸道症状。同时患者也可能会出现并发症,包括严重的呼吸道感染,特别是在幼儿、老年人和免疫功能低下的个体中,据估计,有70%的儿童会在6岁之前发生感染,目前全球共有75%-95%的人群暴露过HKU1,这或许与其它季节性人类冠状病毒相当。 在细胞水平上,冠状病毒的刺突蛋白当与受体结合后会被切割或分裂成两半,这种分裂现象对于病毒的融合、进入和增殖至关重要,一些冠状病毒(比如SARS-CoV-2和NL63)能使用ACE2受体来作为进入细胞的门户,到目前为止,HKU1和OC43是唯一具有未知受体的冠状病毒。这项研究中,研究人员通过联合研究识别出了TMPRSS2酶类或能作为HKU1进入细胞的受体,一旦结合作用发生,TMPRSS2就会诱发HKU1与细胞发生融合,从而导致病毒感染,通过使用多种技术组合在体外和细胞培养物中进行试验,研究人员发现,TMPRSS2受体与HKU1刺突具有较高的亲和力,而SARS-CoV-2则不是这种情况。 研究者Olivier Schwartz说道,一旦识别出了病毒的受体,我们就有可能更加准确地表征靶细胞,同时也能更深入地了解病毒的进入、增殖机制以及感染的病理生理学特征;本文研究还揭示了冠状病毒所采用的多种进化策略,其能使用TMPRSS2与靶向细胞结合或诱发病毒与靶向细胞的融合以及病毒的进入。这些人类致病性病毒能使用不同的受体来影响其致病的严重程度,受体的水平在呼吸道细胞中也有所不同,从而就会影响细胞对感染和病毒传播的敏感性;一旦知晓病毒进入细胞的途径,研究人员就有可能通过开发靶向性疗法并评估未来任何新出现的冠状病毒所构成的毒力风险来更加有效地对抗感染。 与此同时,研究人员还开发并且揭示了一种纳米抗体,其能通过结合TMPRSS2受体来抑制HKU1的感染,这些制剂因其存在的潜在治疗性活性目前已经获得了相应的专利。综上,本文研究结果揭示了冠状病毒的多种进化策略,其或能利用TMPRSS2来直接结合靶向细胞或引导刺突进行病毒的膜融合及进入靶向细胞。 原始出处: Saunders, N., Fernandez, I., Planchais, C. et al. TMPRSS2 is a functional receptor for human coronavirus HKU1. Nature (2023). doi:10.1038/s41586-023-06761-7