21.10.2020

Ученые идентифицируют новый потенциальный резервуар скрытой ВИЧ

Ученые из Гладстона идентифицируют новый потенциальный резервуар скрытой ВИЧ
                В недавней статье в PLOS Pathogens, доктор наук Гладстона Надя Роан и ее команда описывают класс клеток, которые преимущественно поддерживают скрытую инфекцию ВИЧ. Кредит: Гладстон Институты

Ученые давно знают, что даже в условиях антиретровирусной терапии некоторые вирусы ВИЧ остаются у инфицированных людей навсегда, прячась в небольших резервуарах клеток иммунной системы. Когда эти люди прекращают терапию, вирус почти всегда быстро восстанавливается из резервуаров, вызывая появление смертельных симптомов.
                                                                                       

Эти резервуары остаются основным препятствием для лечения ВИЧ/СПИДа. Но в настоящее время не существует простого способа нацеливания на резервуарные клетки для элиминации. Ученые также не могут эффективно извлекать клетки-резервуары у пациентов для их изучения и, в конечном итоге, находить способы их контроля.

Причина в том, что вирус в этих клетках молчит. В результате клетки не несут на своих поверхностях вирусные белки, которые облегчали бы их поиск.

Ученые поэтому искали другие способы точно определить резервуарные клетки.

В недавней статье в PLOS Pathogens приглашенный ученый Гладстона Надя Роан и ее команда описывают класс клеток, которые преимущественно поддерживают скрытую инфекцию ВИЧ. Эти клетки характеризуются поверхностным белком, называемым CD127, и обнаруживаются в тканях, таких как лимфатические узлы, которые, как считается, содержат большую долю резервуара ВИЧ, чем кровь.

«Наши результаты показывают, что клетки CD127 из тканей могут быть важной популяцией для лечения ВИЧ», — говорит Роан, который также является адъюнкт-профессором урологии в Калифорнийском университете в Сан-Франциско.

Кроме того, ученые могут потенциально использовать белок CD127 в качестве ручки для выделения клеток резервуара у пациентов, а также изучать, что позволяет им заставить вирус замолчать, а иногда и активировать его.

Новое водохранилище?

ВИЧ нацелен на иммунные клетки, известные как Т-клетки, которые в основном находятся в лимфоидных тканях, таких как лимфатические узлы и миндалины. Тем не менее, исследования ВИЧ-инфекции были в основном сосредоточены на Т-клетках, циркулирующих в крови, к которым относительно легко получить доступ — добровольцы с большей вероятностью будут подвергаться анализу крови, чем биопсии ткани.

Но сосредоточение внимания на Т-клетках, присутствующих в крови, вероятно, дает ученым искаженное представление о составе резервуара.

«Мы давно подозревали, что клетки-резервуары имеют разные вкусы, и что в разных тканях содержатся различные типы клеток-резервуаров. Но это было трудно показать, потому что клетки-резервуары у инфицированных людей встречаются редко. Подавляющее большинство моделей in vitro о латентности используют клеточные линии или клетки, циркулирующие в крови «, — говорит Роан.

Роан и ее команда, напротив, изучали ВИЧ-инфекцию, используя образцы тканей. В предыдущей работе ее команда подвергала клетки миндалин воздействию ВИЧ в лаборатории, чтобы определить, какие из них наиболее подвержены инфекции. Используя различные экспериментальные подходы, команда обнаружила, что клетки миндалин с поверхностным белком CD127 эффективно поглощают вирус ВИЧ, но лишь в редких случаях позволяют ему размножаться. Напротив, клетки миндалин другого типа, несущие CD57 на своей поверхности, легко поддерживали продуктивную инфекцию.

Это было интригующе, но это не обязательно означало, что CD127 были резервуарными клетками.

«После того, как ВИЧ проникает в клетку, у клетки все еще есть способы избежать инфекции», — говорит Фэн Сяо, бывший научный сотрудник лаборатории Роана и соавтор настоящего исследования.

Одним из способов является предотвращение копирования геномом вируса. В отличие от генома клеток человека, геном ВИЧ состоит из РНК. Одной из первых задач вируса при попадании в клетку является создание ДНК-копий ее РНК-генома с использованием вирусного фермента, называемого обратной транскриптазой.


            hiv
                ВИЧ заражает клетки человека. Кредит: NIH

Клетки могут препятствовать этому шагу, активируя фермент SAMHD1, который истощает запасы строительных блоков, которые необходимы вирусу для копирования его генома. Существуют некоторые доказательства того, что этот механизм может действовать в клетках крови.

Однако в своей нынешней работе Роан и ее команда обнаружили, что устранение SAMHD1 путем генетических манипуляций не позволяет клеткам CD127 вырабатывать вирус, даже несмотря на то, что это увеличивает производство вируса клетками CD57.

«Это говорит о том, что клетки CD127 блокировали вирус на более позднем этапе его жизненного цикла», — говорит Джули Фруард, доктор философии, доктор наук в лаборатории Роана и другой первый автор исследования.

Предпочтение скрытой инфекции

Следующим шагом для вируса является интеграция копии его генома в ДНК клетки-хозяина. Оказавшись там, вирусные гены могут использовать клеточный механизм для производства своих собственных белков, которые собирают новые вирусные частицы, которые могут инфицировать другие клетки.

Резервуарные клетки содержат генетический материал ВИЧ, интегрированный в их собственные геномы, хотя они каким-то образом замалчивают его. Периодическая мобилизация этого материала позволяет высвобождать инфекционный вирус. Могут ли клетки миндалин CD127 интегрироваться в геном ВИЧ?

Чтобы ответить на этот вопрос, ученые извлекли геном из клеток CD127 и CD57, подвергшихся воздействию вируса в лаборатории. Используя генетические инструменты, которые могут специфически обнаруживать интегрированные последовательности вирусной ДНК, они обнаружили, что оба типа клеток содержат копии генома вируса, хотя клетки CD127 продуцируют гораздо меньше вируса, чем клетки CD57. Клетки CD127, по-видимому, способствуют скрытой инфекции.

И, тем не менее, вирус, встроенный в клетки CD127, не замолкает вечно. Роан и ее команда обнаружили, что, обрабатывая латентно инфицированные клетки CD127 агентами, которые, как известно, стимулируют Т-клетки, они могут уговорить клетки активировать вирус.

Следовательно, тканевые клетки CD127 вполне могут служить резервуарными клетками в организме, большую часть времени сохраняя вирус в состоянии покоя, но в то же время способные время от времени активировать его и высвобождать семена нового витка инфекции.

«Способность определенного типа тканевых Т-клеток преимущественно поддерживать скрытую инфекцию очень интригует и может многое рассказать о том, как изначально создается резервуар для ткани», — говорит Роан.

Управление водохранилищем

В какой степени клетки CD127 являются основным компонентом резервуара у людей, живущих с ВИЧ, в ожидании последующих исследований, в которых анализируются эти клетки из множества участков ткани. Предварительные исследования, проведенные группой Роана, обнадеживают, так как они показывают, что маркер CD127 на поверхности клеток действительно может быть использован для очистки достаточного количества инфицированных клеток ткани от инфицированных индивидуумов для проведения дальнейшего анализа.

Между тем, «клетки миндалин CD127, подвергшиеся воздействию ВИЧ in vitro, представляют собой новую модель для изучения латентности вируса в тканях», — говорит Роан.

Роан и ее команда уже начали анализировать, что делает клетки CD127 уникально подверженными тихим инфекциям. Сравнивая все гены, экспрессируемые в клетках миндалин CD127 и CD57, они обнаружили доказательства того, что клетки CD127 находятся в состоянии покоя, что может препятствовать экспрессии генов вируса. Более того, они также обнаружили, что генные продукты вируса, или РНК, не прошли необходимую обработку, которая позволила бы им производить вирусные белки.

«В конечном счете, мы надеемся, что механизмы, которые мы раскроем, могут быть использованы для контроля скрытого резервуара и приблизить нас к достижению лекарства от ВИЧ», — говорит Роан.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *