《Nat Commun:科学家发现HIV潜在药物靶点!》

  • 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:2022-04-06
  • 人类免疫缺陷病毒(HIV)通过操纵宿主分子结构进行复制和传播。那些对病毒复制所必需的或可促进病毒复制的宿主蛋白和复合物被称为依赖性因子,而那些抑制病毒复制的宿主蛋白和复合物被称为限制因子。抑制依赖性因素的作用或增强限制性因素的活性可能会显著限制病毒的复制和传播,因此,这些因素可以作为治疗干预的靶标。迄今为止,科学家们已经筛选了上百个HIV宿主因子,描述了它们与病毒蛋白、核酸或核糖核蛋白复合物的直接相互作用。然而,这些宿主因子绝大多数尚未在原代细胞中得到功能验证。近日,发表在Nat Commun上的一篇题为“A functional map of HIV-host interactions in primary human T cells”的学术论文使用CRISPR-Cas9 RNPs在原代CD4 + T细胞中系统靶向了426个与HIV生命周期有关的基因,确定了它们对HIV复制的功能影响,同时进行深度测序,以量化每个扰动的等位基因敲除效率,监测HIV-1激发后7天内病毒感染情况。

    研究人员在364个靶向基因中实现了有效的敲除(>50%的等位基因),并确定了86个改变HIV感染的候选宿主因子。这些因子中有47个通过独立供体中的多重基因编辑进行验证,包括23个具有限制性活性的因子。这23个限制因子在敲除时增加HIV复制,而62个基因产生依赖因子表型,减少敲除时HIV复制;一个基因PELO产生了依赖于供体的冲突表型。进一步研究发现,在候选依赖性因子中,细胞计数随着时间的推移而增加,与保护免受持续病毒感染的细胞病变效应一致。而限制因子敲除后细胞计数随时间推移而减少,与病毒感染增加和细胞死亡增加一致。没有表型但具有有效编辑的因子导致细胞计数随时间没有显着变化。基因编辑效率和HIV-1表型在独立供体中高度一致。在86个候选宿主因子中,40个先前与NCBI基因参考功能(GeneRIF)数据库中的HIV感染有关,而46个未曾报道过在HIV感染中的作用,且其中几个代表了潜在的药物靶点,为理解HIV生物学提供了许多新的途径。

    该研究表明,宿主-病原体蛋白质-蛋白质相互作用数据集为功能宿主因子发现提供了丰富的候选来源,使我们更好理解原代T细胞中的HIV复制机制。该研究策略能有效地将高质量的阵列筛选实验用于未来原代细胞类型中的宿主因子鉴定,对继续探索原代人类细胞中的蛋白质相互作用和功能机制及临床治疗至关重要。

  • 原文来源:https://news.bioon.com/article/5c90e2362080.html
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    • 编译者:hujm
    • 发布时间:2023-07-31
    • 近日,两篇发表在国际杂志Proceedings of the National Academy of Sciences上题为“Neutral sphingomyelinase 2 is required for HIV-1 maturation”和“Inhibition of neutral sphingomyelinase 2 impairs HIV-1 envelope formation and substantially delays or eliminates viral rebound”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对携带人源化免疫系统的小鼠及人类细胞系进行研究后,识别出了一种特殊的酶类或在HIV复制的后期阶段中扮演着关键作用。 这种名为中性鞘磷脂酶2(nSMase2,neutral sphingomyelinase-2)的酶类在机体脂质(细胞中天然存在的脂肪)代谢过程中扮演着重要角色,当nSMase2被阻断或剔除后,所产生的HIV就会表现地形状怪异,且并不能成熟和具有感染性。最终,抑制HIV所感染细胞中的nSMase2的功能或会导致被感染的细胞发生死亡,如今研究人员开发出了一类能阻断nSMase2的新型抗逆转录病毒化合物,其不仅能抑制HIV的复制,还能杀死被感染的细胞,并有望提高其治疗HIV感染的潜力。 HIV-1是能攻击宿主机体免疫系统并导致AIDS发生的最常见HIV类型,该病毒能控制并破坏特定的白细胞,包括CD4+ T细胞,目前尚没有治愈HIV的疗法,但抗逆转录病毒疗法则能抑制病毒的复制并防止其进展为AIDS;但是如果患者停止服药的话,病毒就会再次开始复制,由于病毒需要一层保护膜才能感染其它细胞,这些研究就将注意力集中到了产生这种“病毒包膜”的生物学特性和活性上。研究者Norman Haughey教授说道,HIV的基因组非常小,因此为了进行自我复制,其就会拦截各类细胞机制,中性鞘磷脂酶2就是这种劫持机制中的一个重要环节,研究者发现其对于HIV进行正常的复制是非常必要的。 在第一项研究报告中,研究人员在早前观察的nSMase2酶的作用的基础上进行了研究,该酶类能将细胞膜中的复杂脂质分解成为称之为神经酰胺(ceramides)的简单形式,这一过程或许能为新病毒颗粒的形成创造一种平台,当病毒离开细胞时,其就会将细胞膜的一部分作为自身的覆盖物,作为这种覆盖层中一类特定类型的脂质,神经酰胺似乎对病毒繁殖的最后阶段至关重要。 研究者认为,如果在制造病毒的细胞中靶向作用酶类nSMase2,或许就会改变病毒颗粒的脂质组成,从而就会阻断病毒的成熟和病毒的传染性;在第二项研究中,研究人员测试了名为PDDC的nSMase2抑制实验性化合物在携带人类样免疫系统且被HIV感染的小鼠中的治疗效果,研究者发现,这种化合物能将小鼠体内血液中的HIV水平降低到检测不到的水平,这或许与HIV感染者目前使用的治疗方法相似,当停止常规的治疗后,患者机体的HIV水平就会快速恢复。 然而,在使用PDDC后,80%接受治疗的动物都不会出现HIV的反弹,研究者Haughey表示,这种化合物似乎能靶向作用并杀灭HIV需要繁殖的细胞,从而阻断病毒感染其它细胞。即使经过了40年的研究,我们仍然并不是非常清楚HIV复制周期的某些部分,这些研究结果或许就增加了关于HIV如何复制的关键知识,相关研究结果首次阐明了利用nSMase2阻断剂就能阻止活细胞中HIV的活跃复制,同时研究者也阐明了首个能帮助杀灭受感染细胞的抗逆转录病毒靶点,目前研究人员正在讨论一个新靶点,其或有望帮助开发治疗HIV感染的新型治疗性措施。 后期研究人员还有很长的路要走,而这或许只是该研究拼图的一部分,研究者提醒道,这种酶类或许能帮助科学家们更好地理解病毒复制周期晚期阶段中病毒脂质组成的第一步,因为在尝试利用nSMase2抑制剂治疗HIV感染者之前,或许还需要进行更多的相关临床研究。 原始出处: Abdul A. Waheed,Yanan Zhu,Eva Agostino,et al. Neutral sphingomyelinase 2 is required for HIV-1 maturation, Proceedings of the National Academy of Sciences (2023). DOI: 10.1073/pnas.2219475120 Seung-Wan Yoo,Abdul A. Waheed,Pragney Deme,et al. Inhibition of neutral sphingomyelinase 2 impairs HIV-1 envelope formation and substantially delays or eliminates viral rebound, Proceedings of the National Academy of Sciences (2023). DOI:10.1073/pnas.2219543120
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    • 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:2018-04-20
    • 根据美国国家过敏和传染病研究所(NIAID)的一项最新研究,两种经过基因修饰的广谱中和性抗体(bNAbs)可以保护恒河猴免受HIV样病毒的感染。在给两种强有力的HIV bNAbs引入基因突变后,研究人员制备了两种分别叫做3BNC117-LS和10-1074-LS的静脉注射型抗体。单次注射每种抗体都可以在长达37周的时间里保护2组(每组6只)每周暴露于猿-人类免疫缺陷病毒(simian-human immunodeficiency virus,SHIV)的猴子免受感染,而不接受抗体治疗的猴子三周后就感染HIV。SHIV是一种常用于HIV非人灵长类动物研究的人造病毒。 这项研究由NIAID分子微生物学实验室主任Malcolm A. Martin博士领导,还评估了联合两种抗体进行皮下注射的疗效——皮下注射是资源匮乏地区最实用的注射方式。这种bNAb混合物在浓度为单一抗体1/3的情况下可以为猴子提供平均20周的保护时间。 Martin博士的研究团队发现引入的基因突变增加了抗体注射后的持久性,从而延长了保护时间。这些突变不会影响抗体和病毒结合的方式,但是会增强它们的活性,如果在人类身上也是这样的话,这在理论上可以降低人们接受治疗的频率。这种方法联合了其他药物候选物和可以在缺乏HIV疫苗的情况下发挥长期保护作用的生物医学技术。目前在非洲和美国有两项正在进行的大型3期临床实验研究抗体介导的保护作用。 考虑到这种修饰的bNAbs在非人灵长类动物身上获得成功,研究人员将在人类身上检测它们的安全性和有效性。一项评估3BNC117-LS的1期临床试验已经启动。