《Nature:揭示一种基因变异与一部分非洲血统人群中较低的HIV水平有关》

  • 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:2023-08-07
  • 在一项新的研究中,一个国际研究小组发现了一种基因变异,它可能解释为什么一些非洲血统的人天生就有较低的HIV病毒载量,从而降低了他们传播这种病毒的风险并减缓了自身病情的发展。这是近30年来研究发现的首个与HIV感染有关的新基因变异。未来,它可能有助于指导为HIV感染者开发新的治疗方法。相关研究结果于2023年8月2日在线发表在Nature期刊上,论文标题为“Africa-specific human genetic variation near CHD1L associates with HIV-1 load”。

    HIV仍然是全球健康的一大威胁。根据联合国艾滋病规划署(UNAIDS)的数据,到 2021 年,全球有 3840 万HIV感染者。

    暴露前药物和大幅减少病毒载量的药物相结合对HIV传播产生了重大影响,但2021年仍有150万例新感染者。虽然自这种病毒首次被发现以来,治疗方法有了显著改善,但是那年仍有 65 万人死于艾滋病相关疾病。

    病毒载量是指感染者体内的病毒数量。众所周知,病毒载量越高,病情发展越快,传播风险越大。但病毒载量在不同感染者之间的差异很大,这受到包括个体基因构成在内的多种因素的影响。

    我们对 DNA 与 HIV 之间关系的了解大多来自对欧洲人群的研究。但鉴于HIV对非洲大陆的人群的影响尤为严重---超过 2500 万HIV呈阳性的人生活在非洲大陆,因此更好地了解遗传学在非洲人感染HIV中的作用非常重要。

    为了研究这个问题,这些作者分析了近 4000 名非洲裔 HIV-1 感染者的 DNA。他们在 1 号染色体上含有 CHD1L 基因的区域内发现了一种基因变异,该基因变异携带者的病毒载量会降低。据认为,4% 到 13% 的非洲裔人携带这种特殊的基因变异。

    论文共同第一作者、加拿大公共卫生署国家微生物实验室的Paul McLaren说,“尽管非洲人的HIV感染率最高,但他们在人类DNA研究中的代表性仍然严重不足。通过对非洲血统人群的大样本研究,我们发现了一种只存在于这一人群中的新基因变异,它与较低的HIV病毒载量有关。”

    众所周知,CHD1L 在修复受损 DNA 方面发挥着作用,但目前还不清楚为什么这种变异会对降低病毒载量产生重要影响。然而,由于HIV会攻击免疫细胞,英国剑桥大学医学系的研究人员在Harriet Groom博士和Andrew Lever教授的领导下,利用干细胞生成了HIV可以感染的细胞突变体,在这些细胞突变体中,CHD1L要么被关闭,要么其活性被降低。

    他们的研究结果表明,当CHD1L被关闭时,HIV在一种被为巨噬细胞的免疫细胞中复制得更好。在另一种细胞类型---T细胞---中,却没有任何影响,这或许令人惊讶,因为大多数HIV复制都发生在后一种细胞类型中。

    Groom博士说,“这个基因似乎对控制非洲血统人群的病毒载量很重要。虽然我们还不知道它是如何做到这一点的,但每当我们发现有关HIV控制的新知识时,我们就会了解到有关这种病毒和细胞的新知识。HIV在巨噬细胞中的复制与病毒载量之间的联系特别有趣,也特别出人意料。”

    论文共同作者、英国帝国理工学院医学系的Manjinder Sandhu教授说,“每年新增的HIV感染者超过一百万人,很显然,我们在抗击HIV的道路上还有很长的路要走---我们还没有预防HIV感染的疫苗,还没有找到治愈它的方法,而且在一些人身上还出现了耐药性。下一步,我们要做的就是全面了解这种基因变异究竟如何控制HIV复制。” 

    参考资料:

    Paul J. McLaren et al. Africa-specific human genetic variation near CHD1L associates with HIV-1 load. Nature, 2023, doi:10.1038/s41586-023-06370-4.

  • 原文来源:https://news.bioon.com/article/5eb9e848550b.html
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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:2023-09-28
    • 本月早些时候,多国卫生部门证实,BA.2.86---一种导致 COVID-19 的高度变异的SARS-CoV-2病毒---有在世界各国迅速传播的风险。本周,最新的疫苗接种计划将在美国各地展开,但这一最新的疫苗接种计划是否能有效减缓 BA.2.86 或其他新病毒变种的传播仍有待观察。 不过,疫苗仍然是预防和减缓 COVID-19 传播的最有力的治疗工具。不过,在一项新的研究中,来自美国耶鲁大学的研究人员发现,肺部和其他非免疫组织细胞中的一种防御蛋白有朝一日可能会提供更多的治疗途径,尤其是对那些易受 COVID-19 严重感染的人群。相关研究结果近期发表在Nature期刊上,论文标题为“PLSCR1 is a cell-autonomous defence factor against SARS-CoV-2 infection”。 人类的免疫系统---一个由器官、蛋白和细胞组成的复杂网络---共同发挥作用,对病毒和细菌等外来入侵者做出保护性反应。当科学家们提到组成人体免疫系统的细胞时,他们传统上指的是源自骨髓的细胞,如 B 细胞、T 细胞、巨噬细胞和树突细胞。 但是实际上,人体的免疫系统并不是一个封闭的系统,而是渗透到我们生理的每一个部分。与骨髓关系不大或没有关系的细胞,如呼吸道或消化道的上皮细胞、肝脏中的肝细胞或大脑中传递信号的神经细胞,作为细胞自主先天免疫系统的一部分,也能在抗击病毒或其他病原体方面发挥重要作用。 与抗体不同,这些机制通常不会“记住”它们遇到的特定病原体,但它们可以对来自 T 细胞的指令作出反应,而 T 细胞确实具有免疫记忆。MacMicking和他的合作者了解到,与 SARS-CoV-2 的第一次接触通常发生在呼吸道内,因此他们想方设法触发肺上皮细胞与这种病毒作战,而不依赖于人体的抗体反应。 MacMicking说,“对 SARS-CoV-2 的保护性免疫不仅依赖于疫苗接种或感染过程中产生的抗体,还依赖于开启受感染细胞内的宿主防御蛋白来帮助控制感染。这种情况发生在全身各处:当然是在呼吸道中,但也发生在许多靶组织中。事实上,通常不被认为是免疫系统一部分的细胞往往会在免疫系统的指示下产生能直接抑制 SARS-CoV-2 的局部防御蛋白。” 抵御SARS-CoV-2 或其他病毒的疫苗是通过在人感染后产生能与这种病毒结合的中和抗体来发挥作用的。随着时间的推移,随着病毒的传播和变异,疫苗可能难以跟上逃避抗体中和的新毒株的出现。此外,就 COVID-19 而言,目前还不清楚为什么有些人会出现轻微的疾病症状,或者根本没有症状,而另一些人则会病入膏肓。 阻止复制的新途径 认识到这些挑战后,MacMicking和他的合作者对人类基因组进行了研究,寻找干扰 SARS-CoV-2 病毒在人体细胞(特别是呼吸道细胞)内复制的新途径。 这些作者发现,位于肺部和其他组织内部上的细胞表达一种名为磷脂爬行酶1 (phospholipid scramblase 1, PLSCR1) 的蛋白,这种蛋白能在这种病毒扩散到附近细胞之前阻止 SARS-CoV-2 的复制。这种蛋白在感染前就在细胞中表达,但当被干扰素(IFN)激活时,它就会开始有效地工作。这种局部细胞自主免疫在保护粘膜屏障和目标组织抵御致命病原体(包括导致肺结核、伤寒和艾滋病的病原体)方面发挥着重要作用。 有了这些知识,MacMicking 和他的团队开始研究是否可以利用细胞自主免疫来对抗 SARS-CoV-2。 MacMicking说,“科学家们对非典型免疫系统---源自骨髓外的细胞群体---以及它们在抵御感染方面所起的作用并不十分了解。我们的实验室正在努力增进人们对这些未被充分研究的细胞类型的了解,这些细胞历来不被认为是免疫系统的一部分。事实上,就像免疫细胞参与每个器官系统的平衡一样,情况也可能恰恰相反---每个器官的细胞都有助于免疫,包括直接抵御感染。” 除了帮助重新确定我们免疫系统的边界,MacMicking 和他的团队对 PLSCR1 的研究有朝一日还可能为治疗或预防 COVID-19 指出新的治疗策略。这类治疗方法可能与疫苗或其他基于抗体的疗法结合使用,尤其是针对那些对某些抗体类型有逃避作用的新型 SARS-CoV-2 毒株。 洛克菲勒大学病毒学教授Charles Rice说,“这是一项出色的研究成果,它让我们更深入地了解了细胞中的复杂防御机制,这些机制保护我们免受感染和疾病的侵害。对 PLSCR1 如何阻止 SARS-CoV-2 感染的更深入的机理理解,可能会为开发广泛有效的抗病毒药物提供新的角度。” MacMicking 和他的团队的研究结果还为对康复血浆或瑞德西韦治疗无效的严重 COVID-19 患者带来了希望。在这方面,试点研究已表明,IFN疗法可以提供另一种治疗途径。洛克菲勒大学的Jean-Laurent Casanova实验室此前的研究已表明,严重的COVID-19与携带抑制干扰素信号转导的基因突变的个体之间存在密切联系。 MacMicking说,“如果我们能找到在干扰素信号缺失的个体中开启PLCSR1基因的方法,或者完全绕过对这种信号的需求,那么它就可能成为思考针对SARS-CoV-2的新疗法干预措施的有用方法。此外,通过筛查患者的 PLSCR1 基因突变,医生有可能识别出出现严重 COVID-19 症状的高危人群。” 尽管 MacMicking 及其合作者的这些研究结果令人信服,但这只是寻找治疗 COVID-19 和其他病毒的新疗法的第一步。 这些作者面临的最大障碍之一是,IFN可以激活数百种不同的宿主防御蛋白,包括那些可能对 COVID-19 临床病程无益的蛋白。MacMicking说,“知道哪些蛋白有用,哪些蛋白无用,我们就能采取措施,开发出一种有可能模拟[PLSCR1]作用的小分子或药物,而不用表达IFN诱导的可能对宿主不利的蛋白。” 他补充说,他们的下一项任务是绘制这种蛋白的天然结构图。“一旦我们确切地知道了这种蛋白在原子水平下的样子,我们就能更好地预测它如何阻断SARS-CoV-2,从而设计出促进它的活性的药物。” 虽然这项新的研究主要着重关注SARS-CoV-2,但是它可能会对如何设计针对其他病毒的预防和治疗方法产生更广泛的影响。 MacMicking说,“就人类健康而言,我们没有那么多的抗病毒药物,这与细菌的情况不同,我们的抗生素储备历来要大得多。如今,我们的抗病毒药物主要包括疫苗、核苷或聚合酶抑制剂,但这些药物都有一定的局限性。” “考虑到这一点,[我们团队的]目标之一就是扩大我们抗病毒的能力。如果我们能够开始思考如何适当开启局部或组织驻留免疫,特别是其中涉及的抗病毒蛋白,那么我们就可以尝试设计化学物或药物,让我们更好地激活这些途径。” 参考资料: 1. Dijin Xu et al. PLSCR1 is a cell-autonomous defence factor against SARS-CoV-2 infection. Nature, 2023, doi:10.1038/s41586-023-06322-y. 2. A Human Protein Found in Non-Immune Cells Defends Against COVID-19 https://www.hhmi.org/news/human-protein-found-non-immune-cells-defends-against-covid-19
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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:2023-07-26
    • 感染 SARS-CoV-2冠状病毒但从未出现症状的人---所谓的超级躲避者(super dodger)---可能有遗传王牌。在一项新的研究中,来自美国加州大学旧金山分校等研究机构的研究人员发现这些超级躲避者携带特定基因变异的几率是那些出现症状的人的两倍多,而且这种基因变异可以帮助前者消灭这种病毒。相关研究结果于2023年7月19日在线发表在Nature期刊上,论文标题为“A common allele of HLA is associated with asymptomatic SARS-CoV-2 infection”。 这篇论文首次证明了无症状 SARS-CoV-2感染的遗传基础。这项研究有助于解开为什么有些人会感染SARS-CoV-2而不发病的谜团。其中的秘密在于人类白细胞抗原(HLA),即向免疫系统发出信号的蛋白标志物。编码 HLA 的一个基因发生了突变,这似乎有助于杀死病毒的 T 细胞识别 SARS-CoV-2 并发动闪电攻击。一些携带这种基因突变的人的 T 细胞可以识别SARS-CoV-2,即使他们以前从未接触过这种病毒,这要归功于它与他们已经了解的季节性感冒冠状病毒的相似性。 这一发现为药物和疫苗提供了新的靶标。论文通讯作者、加州大学旧金山分校威尔神经科学研究所成员Jill Hollenbach博士解释说,“如果你有一支能够及早识别敌人的军队,那将是一个巨大的优势。这就好比有了做好战斗准备的士兵,他们已经知道要寻找什么,知道这些是坏人。” 这种突变---HLA-B*15:01---相当常见,研究人群中约有 10%携带这种突变。它并不能阻止SARS-CoV-2感染细胞,反而会阻止人们出现任何症状,包括流鼻涕,甚至是几乎不明显的喉咙痛。这些作者发现,在感染后仍无症状的研究人群中,有20%的人携带至少一个HLA-B*15:01变体拷贝,而在报告有症状的人群中,这一比例仅为9%。携带两个基因变体拷贝的人避免生病的几率要大得多,是报告有症状的人群的八倍多。 利用美国国家骨髓捐献者数据库 这些作者很早就猜测这与 HLA 有关,幸运的是,一个全国性的登记处包含了他们正在寻找的数据。美国国家骨髓捐献者计划/Be The Match 是美国最大的 HLA 类型志愿捐献者登记处,它为捐献者和需要骨髓移植的人牵线搭桥。 但是他们仍需要了解捐献者对SARS-CoV-2的抵抗情况。于是,他们求助于加州大学旧金山分校开发的一款名为 COVID-19 公民科学研究(COVID-19 Citizen Science Study)的移动应用程序。他们招募了也在骨髓登记处进行了登记的近 3 万人,并在COVID-19大流行的第一年进行了跟踪。当时,疫苗尚未问世,许多人因工作需要或在可能暴露的情况下接受了常规 COVID -19检测。 论文共同作者、加州大学旧金山分校流行病学与生物统计学教授Mark Pletcher博士说,“我们并没有打算研究遗传学,但我们很高兴看到我们与Hollenbach博士和美国国家骨髓捐献计划的多学科合作取得了这一成果。” 这个主要研究群体仅限于那些自我认同为白人的人,因为最终的研究受访者中没有足够的其他民族和种族群体的人可供分析。这些作者确定了 1428 名未接种疫苗的捐献者,他们在 2020 年 2 月至 2021 年 4 月底期间SARS-CoV-2检测结果呈阳性,当时疫苗还未广泛上市,而且检测结果还需要很多天才能出来。 在这些人中,136 人在检测结果呈阳性前后至少两周内没有任何症状。只有一种HLA变异---HLA-B*15:01---与无症状SARS-CoV-2感染有很强的相关性,而且这种情况在两个独立的队列中都得到了证实。严重COVID-19感染的风险因素,如年龄较大、超重和患有糖尿病等慢性疾病,似乎与无症状感染无关。 论文共同作者、美国国家骨髓捐献计划/Be The Match 研究副主席Martin Maiers说,“我们很荣幸能合作开展研究,这类研究有可能利用长期公共投资来建立国家登记处,以帮助治愈疾病并提高我们避免未来流行病的能力。” 为了弄清 HLA-B15 是如何战胜这种病毒的,Hollenbach团队与澳大利亚拉筹伯大学的研究人员进行了合作。他们研究了T细胞记忆的概念,即免疫系统如何记住以前的感染。他们察了携带HLA-B15但从未接触过SARS-CoV-2病毒的人的T细胞,发现这些细胞仍然对这种病毒中名为NQK-Q8肽的一部分有反应。 他们得出的结论是,暴露于一些季节性感冒冠状病毒(这些冠状病毒有一个非常相似的多肽,叫做NQK-A8),能使这些人体内的T细胞迅速识别SARS-CoV-2,并做出更快、更有效的免疫反应。拉筹伯大学教授兼实验室主任Stephanie Gras说,“通过研究他们的免疫反应,这也许能让我们找出促进对SARS-CoV-2免疫保护的新方法,从而可用于未来疫苗或药物的开发。” 参考资料: Danillo G. Augusto et al. A common allele of HLA is associated with asymptomatic SARS-CoV-2 infection. Nature, 2023, doi:10.1038/s41586-023-06331-x.