研究：HIV感染細胞的重新激活取決於其大小和細胞周期

研究小組成員

由於抗逆轉錄病毒藥物的使用，人類免疫缺陷病毒（HIV）如今被認為是一種可控制的慢性病。然而，如果未經診斷或未經治療，艾滋病病毒可能會發展為艾滋病（獲得性免疫缺陷綜合症），這種疾病導致2017年全球近100萬人死亡。

然而，拯救生命的抗逆轉錄病毒藥物並不能治癒艾滋病毒，因為當病毒感染身體時，它會潛伏在觸發身體對任何感染的免疫反應所需的細胞中。 具體而言，HIV侵入CD4 T細胞，是體內的一種白細胞， 病毒製造自身的拷貝並接管CD4宿主細胞的DNA。

伊利諾伊大學助理教授Roy Dar說：「一旦感染CD4 T細胞，艾滋病毒將出現兩種命運狀態之一。它要麼整合併開啟複製狀態，導致產生數百種傳染性病毒拷貝，要麼整合併保持潛伏狀態，原生質體處於轉錄沉默狀態。」

根據Dar的說法，研究人員已經將重點放在根除潛伏的儲藏庫上，因為它可以自發地重新激活，逃避藥物治療，或者成為病毒反彈的來源，如果患者不嚴格遵守抗逆轉錄病毒治療方案，病毒反彈可能發生。

「到目前為止，還沒有辦法區分未受感染的細胞和體內潛伏感染的細胞，但是這種能力將支持現有的治療艾滋病毒的方法，」Dar說，他是電氣和計算機工程系和卡爾·沃斯基因組生物學研究所的校友。

在最近的一項研究中，Dar和他的研究小組通過使用含有綠色熒光蛋白（GFP）基因的病毒構建體，在實驗室中研究了潛伏感染HIV的T細胞的再激活，該綠色熒光蛋白（GFP）在細胞重新激活時表達。

生物工程博士後研究人員Kathrin Bohn-Wippert解釋說：「通過計算GFP的平均分布熒光，通過時間推移的單細胞成像方法，可以監測單個潛伏細胞從沉默狀態恢復到活躍狀態。」

一旦他們確定了被重新激活的細胞，他們計算細胞大小並確定重新激活所需的平均細胞直徑。他們發現，在潛伏種群中，只有較大的宿主細胞重新激活，而較小的細胞內病毒基因保持沉默或潛伏狀態。

Bohn-Wippert認為，這種較大的宿主細胞大小為增強病毒表達的突發大小提供了一種自然的細胞機制，決策病毒是否破壞自身潛伏狀態。

Dar說：「我們的研究結果顯示了一種被動的宿主細胞主導的病毒決策，其中當受感染的細胞很小時，病毒就會關閉複製狀態，並且只能在較大的細胞尺寸下自發地重新激活。這呈現了宿主細胞描繪病毒決策發生的正確條件的情況。」

研究小組還確定了，儲藏庫細胞從潛伏期向活躍期的轉變取決於細胞周期（細胞DNA複製的階段），並且可以通過藥物治療進行調節。我們顯示，你可以使用藥物治療來調節特定細胞周期狀態中和之外的細胞群，從而使病毒偏向重新激活。

這些發現可能有助於指導藥物治療的隨機設計策略，在合成生物學中的應用，並在推進HIV診斷和治療方面發揮作用。

本文發布在在線版《Cell Reports》上，標題為「Cell size-based decision-making of a viral gene circuit」

文章來源

Study: Reactivation of HIV-infected cells depends on its size and cell cycle

Journal reference: Cell Reports

Provided by: University of Illinois at Urbana-Champaign

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