人类免疫缺陷病毒(HIV)是艾滋病的病原体,仅用九个基因就能劫持人体复杂的细胞机制。然而,经过数十年研究,科学家仍未完全解开哪些人类基因影响HIV感染的谜团。近日,格拉德斯通研究所和加州大学旧金山分校的科学家通过创建首个HIV与真实人类细胞相互作用的综合遗传图谱,为理解HIV感染机制打开了新的大门。该研究发表于《细胞》期刊。
研究背景:传统方法的局限
大多数HIV研究在“永生化”细胞系(癌细胞)中进行,这些细胞不直接来自人类捐献者,与人体实际情况相关性较低。科学家对细胞如何响应HIV攻击的了解不完整。此外,真实人类T细胞很难被HIV感染(通常仅1-2%被感染),研究团队花费数年优化感染条件,现在可感染高达70%的T细胞。
核心发现:全基因组遗传图谱
研究团队采用CRISPR基因编辑技术在真实人类T细胞中进行两步策略:首先破坏每个人类基因,识别HIV生存所需的基因;然后过度激活每个基因,识别能够防御病毒的蛋白质。结果识别出数百种在促进或抑制HIV感染中起作用的蛋白质,其中PI16和PPID是两种强效抗病毒蛋白,此前从未与HIV感染关联。
两种新发现的细胞防御者
| 蛋白质 | 作用机制 | 效果 |
|---|---|---|
| PI16 | 阻断HIV与T细胞融合 | 可在感染开始前阻止 |
| PPID | 病毒进入细胞后作用,限制HIV到达细胞核和自我复制的能力 | 实验室中调整后效果增强10倍 |
“过度激活基因给了我们丰富的信息。我们发现了以前看不见的天然抗病毒蛋白,因为病毒可以有效地使它们沉默。通过在T细胞中提高这些基因的水平,我们终于可以看到它们在与HIV的斗争中获胜。”——Eli Dugan,格拉德斯通研究所,第一作者
对真实HIV毒株的有效性
研究团队使用从艾滋病危机早期患者分离的罕见病毒样本,增加PPID或PI16的水平可减少这些真实人类T细胞中的HIV感染,证明新蛋白质可以阻止最具侵袭性的天然HIV毒株。
对HIV潜伏期研究的突破
HIV通过抗逆转录病毒治疗一般可控,但如果治疗停止,病毒会卷土重来。病毒隐藏在身体各处,当前药物无法触及。该研究为识别HIV潜伏期中的重要参与者提供了平台,有望学习如何消除隐藏的HIV。
“我们还没有一个好的模型来识别HIV潜伏期中的重要参与者。现在,我们有了平台来提出该领域最大的问题,并有望学习如何消除当前药物无法到达的隐藏HIV。”——Ujjwal Rathore博士,格拉德斯通研究所,第一作者兼通讯作者