《Science子刊:新研究揭示HIV潜伏在人免疫细胞中之谜》

  • 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:2018-03-19
  • 通常情况下,HIV感染者侵入被称作CD4 T细胞的免疫细胞,并将它们转化为能够产生更多病毒的工厂。但是出于一些神秘的原因,这些被感染细胞中的一小部分(大约每100万个CD4 T细胞中有一个细胞)进入潜伏状态而不会产生病毒。找到这些“潜伏”的HIV感染细胞是极具挑战性的。

    这些HIV潜伏感染的免疫细胞在遭受某些导致它们开始产生病毒颗粒的刺激之前,能够潜伏几十年。当前的抗逆转录病毒治疗药物(ART)并不能杀死这些潜伏感染的细胞,也不能阻止它们重新激活。ART最多能够控制这种病毒,但是一旦患者停止服用这些药物,它通常会反弹。

    来自美国加州大学旧金山分校格拉斯通研究所的研究人员之前已开发出一种能够追踪实验室克隆的CD4 T细胞内的HIV的设备,从而允许他们详细研究HIV感染的全部过程,包括潜伏阶段。但是,鉴于实验室系统并不一定展现人体内真正发生的事情,加州大学旧金山分校医学副教授Steven A. Yukl博士及其团队着手研究从19名HIV感染者体内获取的细胞。

    此前,人们认为潜伏期源于CD4 T细胞无法将HIV DNA转化为病毒RNA。据认为,一些未知的细胞机制阻止了这种DNA到RNA转化过程(被称作转录)的开始,这意味着虽然病毒DNA持续存在,但它从未被翻译成会触发人体免疫系统产生免疫反应的病毒蛋白。

    在一项新的研究中,Yukl和他的同事们发现事实并非如此。通过针对HIV病毒RNA的不同片段开展一系列测试(基于一种被称作液滴数字PCR的扩增和定量方法),他们检测到多种HIV病毒RNA片段,这意味着将HIV病毒DNA转化为HIV RNA的过程至少在这些潜伏感染的免疫细胞中就已开始。相关研究结果发表在2018年2月28日的Science Translational Medicine期刊上,论文标题为“HIV latency in isolated patient CD4+ T cells may be due to blocks in HIV transcriptional elongation, completion, and splicing”。

    然而,这些RNA片段几乎全部是短的或非全长的,这意味着这种转录过程在不同的感染阶段就已停止。这些被HIV感染的免疫细胞不能制造更长、全长的或经过剪接的病毒RNA,并且这种转录过程从未完成。然而,当研究人员激活这些被感染的T细胞时,这些转录方面存在的问题都遭受逆转了。

    Yukl说,“这不是说这些细胞不会制造病毒RNA,而是产生病毒RNA的转录过程没有完成。”他补充道,为了激活这些潜伏感染的免疫细胞,这种完整的病毒转录过程需要发生,但是目前没有任何一种药物能够有效地完成这一过程。“如今,我们能够开始开发让它们完成病毒RNA转录的药物,随后能够让产生的病毒RNA翻译为病毒蛋白以至于人体能够识别并杀死这些被感染的免疫细胞。”

    人们已利用各种“潜伏逆转(latency-reversing)”试剂开展实验,不过迄今为止,它们尚未用于临床。在这项新研究中,这些研究人员发现在这些试剂中,没有一种试剂有助这些CD4 T细胞在不同的感染过程中制造病毒RNA,因此,对它们进行组合使用可能是完全激活这些潜伏感染的细胞所必需的。

  • 原文来源:https://www.nature.com/articles/s41375-018-0065-5
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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:2021-03-29
    • 在首次设计出一种新型的基于恒河猴巨细胞病毒毒株68-1(RhCMV)的疫苗约二十年后,来自美国俄勒冈健康与科学大学的研究人员正在解开为什么它能在大约一半非人类灵长类动物中阻止并最终清除HIV的猴子版本(称为SIV),以及为什么它是阻止人类感染HIV的一种有希望的候选疫苗。 在2021年3月25日,这些构建RhCMV疫苗平台的研究人员描述了它发挥作用的不寻常的生物机制。相关研究结果以一篇Science论文(下称第一篇论文)和两篇Science Immunology论文(下称第二篇论文和第三篇论文)的形式发表,论文标题分别为“Modulation of MHC-E transport by viral decoy ligands is required for RhCMV/SIV vaccine efficacy”、“HLA-E–restricted, Gag-specific CD8+ T cells can suppress HIV-1 infection, offering vaccine opportunities”和“Cytomegaloviral determinants of CD8+ T cell programming and RhCMV/SIV vaccine efficacy”。 这些发现也有助于对在俄勒冈健康与科学大学开发的基于人CMV(HCMV)的HIV实验性疫苗(称为VIR-1111)进行微调,其中VIR-1111如今正在进行1期临床试验评估。该临床试验由Vir生物技术公司开展,该公司从俄勒冈健康与科学大学获得巨细胞病毒(CMV)疫苗平台技术许可。 俄勒冈健康与科学大学疫苗与基因治疗研究所副主任Louis Picker博士说,“了解这种基于RhCMV的SIV疫苗在恒河猴体内发挥作用的机制,让我们有办法快速判断人类疫苗的潜力。如果你在RhCMV疫苗中加入了错误的基因,那么疗效所需的关键免疫反应就不会形成。如果你想获得高度的保护,你必须准确地注射RhCMV疫苗,而且你必须知道你在寻找什么。” 第一篇论文指出嵌入RhCMV蛋白Rh67内的多肽VMAPRTLLL(VL9)可促进细胞内MHC-E运输和MHC-E限制性CD8+ T细胞对RhCMV感染的成纤维细胞的识别。剔除病毒VL9或让它发生突变破坏了MHC-E限制性的CD8+T细胞激活,导致CD8+T细胞仅针对MHC-II限制性表位作出反应。这些反应在规模和分化程度上与RhCMV载体引起的反应相当,但不能防止SIV感染。因此,Rh67引导的MHC-E限制性CD8+ T细胞直接激活对这种RhCMV/SIV疫苗的效力至关重要。 第二篇论文和第三篇论文描述了这种RhCMV疫苗需要产生一种不寻常的称为MHC-E限制性T细胞的CD8+ T细胞反应,以有效地抵御恒河猴中的SIV。 俄勒冈健康与科学大学疫苗与基因治疗研究所分子微生物学和免疫学教授Klaus Frueh博士,“一段时间以来,我们知道在接种这种用于对抗SIV的RhCMV疫苗的恒河猴身上有不寻常的T细胞反应。但我们不知道它们对防止SIV感染是否重要。这项研究清楚地表明,如果没有这种特殊的MHC-E限制性T细胞反应,我们就不会获得保护。” 在第三篇论文中,这些研究人员发现只有在天然的RhCMV的8个特定基因发生缺失或失活的情况下,这种疫苗才能产生这些特殊的T细胞来对抗SIV。而第一篇论文描述了如何需要RhCMV蛋白Rh67来激活对抗SIV的MHC-E限制性CD8+ T细胞。这两篇论文共同提示着需要如何设计基于CMV的疫苗来产生这些非常规的T细胞反应。 在第二篇论文中,英国牛津大学的Andrew J. McMichael博士领导的一个研究团队研究了从非人灵长类动物实验中获得的知识是否可以转移到人类身上。他们发现,MHC-E限制性CD8+ T细胞可以在实验室细胞培养液中发生增殖并抑制HIV。 这三篇论文是在2001年4月俄勒冈健康与科学大学疫苗与基因治疗研究所庆祝它的第一栋研究大楼开放20周年之际发表的。Picker和Frueh当时搬到俄勒冈州帮助建立了这个研究所:Picker自它成立以来一直领导其疫苗项目,而Frueh在2006年与Picker合作开展研究。
  • 《JCI:重大进展!揭示HIV能够持久潜伏在人类大脑的小胶质细胞中》

    • 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:2023-06-21
    • 作为HIV的生命周期的一部分,这种病毒将它的DNA拷贝插入到人类免疫细胞中。这些新感染的免疫细胞中的一些会进入休眠状态,潜伏很长一段时间,这被称为HIV潜伏期(HIV latency)。 尽管目前的治疗方法,如目前的抗逆转录病毒疗法(ART),可以成功地阻止这种病毒进一步复制,但它不能根除潜伏的HIV。如果停止治疗,这种病毒可以从潜伏状态反弹,并重新引发从HIV感染到艾滋病(AIDS)的进展。 在一项新的研究中,来自美国北卡罗来纳大学医学院HIV治愈中心、加州大学圣地亚哥分校、埃默里大学和宾夕法尼亚大学的研究人员一直在寻找这些潜伏的免疫细胞在体内的确切位置。他们证实作为一种特化的免疫细胞,在大脑中具有长达十年的寿命的小胶质细胞可以作为潜伏HIV的稳定病毒库(viral reservoir)。相关研究结果于2023年6月15日发表在Journal of Clinical Investigation期刊上,论文标题为“Brain microglia serve as a persistent HIV reservoir despite durable antiretroviral therapy”。 论文第一作者、北卡罗来纳大学医学院HIV治愈中心传染病科医学助理教授Yuyang Tang博士说,“我们如今知道,小胶质细胞可以作为一种持久存在的大脑病毒库。过去已猜测到这一点,但在人类身上缺乏证据。我们分离出有活力的脑细胞的方法为今后研究中枢神经系统种的病毒库提供了一个新的框架,并最终为根除HIV做出了努力。” 潜伏的HIV HIV是一种棘手而独特的病毒。在感染期间,这种病毒特异性靶向免疫反应的关键协调者,即所谓的CD4+ T细胞。随着时间的推移,这种病毒会杀死足够多的CD4+ T细胞,从而导致免疫缺陷。. 过去的研究已表明,潜伏的HIV可以隐藏在整个身体和血液中少数幸存的CD4+ T细胞中。然而,在接受有效的ART治疗的HIV患者中,人们也猜测其他的HIV病毒库隐藏在中枢神经系统中。 与外周血细胞不同,为研究HIV病毒库而获取和分析脑组织是极其困难的。由于这些类型的脑细胞不能在接受ART治疗的人身上安全取样,因此多年来大脑中潜在的HIV病毒库一直是个谜。 提取纯的大脑组织 这些作者首先研究了来自埃默里大学耶基斯国家灵长类动物研究中心的感染了猿猴免疫缺损病毒(simian immunodeficiency virus, SIV)的猕猴的大脑,以更好地了解如何从灵长类动物脑组织中提取和纯化有活力的脑细胞。SIV与HIV存在密切的亲缘关系。 他们使用物理分离技术和抗体,有选择地提取表达小胶质细胞表面标志物的细胞。然后,他们从通过脑组织的CD4+细胞中分离出了高纯度的脑髓样细胞(brain myeloid cell)。 利用这些技术,他们随后获得了由参加加州大学圣地亚哥分校“最后礼物(The Last Gift)”研究的HIV+人群捐赠的样本。作为这项独特而重要的研究工作的一部分,正在接受ART治疗但患有其他绝症的无私的HIV感染者,将他们的身体用于推进HIV研究项目。 论文共同作者、北卡罗来纳大学医学院HIV治愈中心的David Margolis博士说,“这些样本来自HIV感染者,他们正在接受治疗,但面临着某种致命的疾病。他们不仅愿意将自己的身体捐献给科学,还愿意在死亡前的几个月参与一项研究计划。这是一个非凡的项目,使这项关键的研究成为可能。” 未来的项目 既然这些作者知道潜伏的HIV可以在大脑的小胶质细胞中避难,他们如今正在考虑靶向这种类型的HIV病毒库的计划。鉴于大脑中潜伏的HIV与外周血中潜伏的HIV有根本的不同,他们认为它已经适应了在大脑中复制的特殊特性。 论文通讯作者、北卡罗来纳大学医学院HIV治愈中心生物化学与生物物理学系助理教授Guochun Jiang博士说,“HIV非常聪明。随着时间的推移,它已经进化到对它的基因表达进行表观遗传控制,使这种病毒沉默,隐藏在大脑中,不被免疫清除。我们正开始揭开让HIV在大脑小胶质细胞中潜伏的独特机制。” NF-κB信号传导是控制HIV在身体其他部位表达的关键信号传导途径之一。当NF-κB信号传导被“关闭”时,HIV在外周血中进入潜伏期。然而,大脑中潜伏的HIV不受NF-κB信号传导激活的影响。这些作者不确定这是为什么,但一旦找到了答案,他们就会离知道如何有选择地靶向和根除大脑或外周血中的HIV更近一步。 Margolis说,“很难知道这种HIV病毒库有多大。试图根除HIV所面临的问题就像试图根除癌症一样。你希望能够把它全部干掉,这样它就不会再回来了。” 参考资料: 1. Yuyang Tang et al. Brain microglia serve as a persistent HIV reservoir despite durable antiretroviral therapy. Journal of Clinical Investigation, 2023, doi:10.1172/JCI167417. 2. New research shows HIV can lie dormant in the brain https://medicalxpress.com/news/2023-06-hiv-dormant-brain.html