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Nature:建立摧毁突变HIV的免疫军队

标签:HIV 病毒 免疫
摘要 : 将潜伏的HIV病毒从藏身之处引出,摧毁其对治疗最后的顽强抵抗是根除HIV的终极目标,但近期对此做出的一些尝试均以失败告终。现在,由约翰霍普金斯大学领导的一项新研究的结果揭示出了背后的原因,并提出了新的策略,这有可能为开发出一种治疗性疫苗根除身体中留滞难去的病毒绘制出了一张蓝图。

 

将潜伏的HIV病毒从藏身之处引出,摧毁其对治疗最后的顽强抵抗是根除HIV的终极目标,但近期对此做出的一些尝试均以失败告终。现在,由约翰霍普金斯大学领导的一项新研究的结果揭示出了背后的原因,并提出了新的策略,这有可能为开发出一种治疗性疫苗根除身体中留滞难去的病毒绘制出了一张蓝图。

这些发表在1月7日《自然》(Nature)杂志上的研究结果,表明病毒能够通过突变来让自己变得难以识别,使得自身即便被引诱出藏身之所也可避免遭到免疫系统的破坏,这阻碍了根除HIV的研究努力。该科研小组还进而成功地培训了免疫系统,在这样的突变HIV病毒脱离休眠状态后来识别、攻击和抑制它们。

在描述他们的“原理论证”研究时,该研究人员称他们通过训练一类称作为杀伤性T细胞的免疫哨岗细胞,来识别及清除能够逃避免疫监视及免疫系统破坏的HIV感染细胞,控制住了突变HIV。

这一策略攻克了HIV最具挑战性的一个行为——它能够劫持一类称作为CD4+ 记忆T细胞的免疫细胞,在感染后不久进入到这些细胞中隐藏起来,静静地躺在免疫系统的雷达下,让抗病毒药物无法触及。杀伤这些持续感染的细胞成为了近期许多旨在诱导病毒脱离休眠状态,永久摧毁病毒的研究努力的焦点。而新研究结果表明,大多数的潜伏病毒并不仅仅是无法触及,它们还通过遗传变异逃避了免疫系统的识别即便是逆转它们的潜伏状态。

该项目的高级研究员、约翰霍普金斯大学医学院医学、分子生物学和遗传学教授Robert Siliciano博士说:“我们的研究结果表明,诱导HIV走出藏身之处只是取得了一半的成功。我们发现这些潜伏病毒携带着的一些突变,使得能够消除HIV的免疫细胞无法看到它,即便是病毒从躲藏处出来,它仍可继续逃避免疫检测。”

利用深度测序技术来揭示单个感染细胞中的HIV遗传特征,科学家们分析了25名HIV感染患者的血液样本,其中10人在早期即感染的3个月内便已开始接受治疗,其余人是在三个月之后即HIV感染进入慢性期时开始接受治疗。

引人注目的是,研究人员报告他们发现在感染的数周或数月内开始抗病毒治疗的患者携带着的主要是未发生改变的HIV。而那些在晚些时候启动治疗的人,其病毒储藏库几乎完全是由携带着所谓逃避突变的HIV所构成,此时病毒蛋白的一些关键部分形状发生了转变使得它们变得难以识别。所有的病毒和细菌都携带着这样的关键蛋白质标识符。免疫系统会将完整的这些标识符认作为是“外源物质”,由此触动免疫攻击。而感染后不久HIV可快速改变这些“标记”区域,使得它们不被免疫系统识别。

在这项研究中,研究人员发现早期启动治疗的人们似乎阻止了这一突变过程,将病毒或多或少冻结在了它的初始状态。相比之下,在晚期治疗患者的潜伏库中96%的病毒发生了广泛改变。Siliciano和同事们报告了一个好消息,他们发现HIV感染细胞保留了小部分原始的完整病毒蛋白——研究人员利用这一特征来测试了解决这一“识别”问题的一种可能的方案。

论文的主要作者、约翰霍普金斯大学医学院博士后研究人员邓凯(Kai Deng,音译)博士说:“我们猜测,如果能够采用某种方法来推动这些杀伤性T细胞识别未改变病毒的微小片段,它们将会杀死整个HIV感染细胞。”

就像暴露出伪装目标的很小一部分,可使得狙击手能够突然辨别出隐藏的标记一样,研究人员将杀伤性T细胞暴露在病毒蛋白未发生改变的组成部分之下。

为此,科学家们首次从患者处分离出了杀伤性T细胞,将它们与突变形式的HIV或是包含着实验室制造的、突变及未突变HIV蛋白组块的鸡尾酒混合。在数天之后,让每组杀伤性T细胞暴露于从携带着逃避突变的患者中取得的HIV感染细胞之下。用突变和非突变HIV混合物预处理的杀伤性T细胞启动了对患者HIV感染细胞的强烈反应,杀死了61%的感染细胞。相比之下,只用突变HIV进行预处理的杀伤性T细胞显示微弱的反应和低杀伤率,只破坏了23%的HIV感染细胞。

“这就好像是免疫系统丧失了识别和摧毁HIV病毒的能力,而引导杀伤性T细胞识别HIV蛋白不同的未突变部分,可再度唤醒这种自然杀伤本能,”Siliciano说。

为了看看这些引导杀伤T细胞能否在实验皿外发挥作用,研究人员将它们注入到了少数人源化的小鼠体内,相比标准实验室小鼠,这些工程小鼠其生理学上更接近于人类。每只小鼠均接受了来自HIV感染患者的骨髓,导致人源化的免疫系统,随后用来自对应患者HIV来感染每只小鼠。所有小鼠均发展为完全型艾滋病。当研究人员给小鼠注入只受到突变病毒蛋白预处理的患者杀伤性T细胞时小鼠死于感染。相比之下,将用突变和非突变HIV混合物预处理的、重新受训的杀伤性T细胞注入小鼠体内,却控制住了感染,循环病毒数量急剧下降了1000倍。一些用这种方式处理的小鼠将HIV抑制在检测水平之下。

“我们的研究结果表明,所有旨在根除HIV感染的治疗策略,都需要将利用预处理的杀伤性T细胞来识别未突变的HIV纳入其中,”邓凯说。

原文链接:Broad CTL response is required to clear latent HIV-1 due to dominance of escape mutations

Despite antiretroviral therapy (ART), human immunodeficiency virus (HIV)-1 persists in a stable latent reservoir, primarily in resting memory CD4+ T cells. This reservoir presents a major barrier to the cure of HIV-1 infection. To purge the reservoir, pharmacological reactivation of latent HIV-1 has been proposed and tested both in vitro and in vivo. A key remaining question is whether virus-specific immune mechanisms, including cytotoxic T lymphocytes (CTLs), can clear infected cells in ART-treated patients after latency is reversed. Here we show that there is a striking all or none pattern for CTL escape mutations in HIV-1 Gag epitopes. Unless ART is started early, the vast majority (>98%) of latent viruses carry CTL escape mutations that render infected cells insensitive to CTLs directed at common epitopes. To solve this problem, we identified CTLs that could recognize epitopes from latent HIV-1 that were unmutated in every chronically infected patient tested. Upon stimulation, these CTLs eliminated target cells infected with autologous virus derived from the latent reservoir, both in vitro and in patient-derived humanized mice. The predominance of CTL-resistant viruses in the latent reservoir poses a major challenge to viral eradication. Our results demonstrate that chronically infected patients retain a broad-spectrum viral-specific CTL response and that appropriate boosting of this response may be required for the elimination of the latent reservoir.

来源: Nature 浏览次数:149

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