艾滋病(AIDS)研究进展缓慢的部分原因在于,研发的疫苗难以找到合适的动物模型来检测疗效。HIV-1病毒无法在猴细胞中复制,因此研究人员长期使用短尾猴免疫缺陷病毒(SIVmac)感染动物,以建立检测候选治疗或疫苗效果的模型。然而,能有效抵御SIV的疫苗在人类临床试验中效果不佳。最近,洛克菲勒大学和Aaron Diamond艾滋病研究中心的研究人员利用遗传工程和压力筛选相结合的方法,开发出一种新型艾滋病病毒,该病毒能在人和猴细胞中快速复制,有望改善疫苗研究。
在10月6日发表于《科学》杂志的文章中,逆转录病毒学实验室负责人Paul Bieniasz副教授详细描述了其团队如何通过替换SIV病毒的成分来改造HIV病毒的一小段结构,从而绕过灵长类细胞的天然免疫机制(该机制阻止HIV在猴细胞中复制)。Bieniasz表示:“整个过程看似简单,但我们花费了两年时间。”
Bieniasz与第一作者Theodora Hatziioannou合作,克服了两大难题。首先,猴细胞中的TRIM5蛋白能识别HIV-1衣壳,但不识别SIV衣壳。他们用编码SIVmac衣壳的基因替换了HIV-1衣壳基因,经过几轮压力筛选,获得了能入侵猴细胞并逃逸TRIM5识别的HIV-1突变体。
其次,宿主产生的APOBEC蛋白会诱导入侵病毒发生突变并杀死病毒,但HIV-1利用Vif蛋白破坏APOBEC来抵御攻击。然而,猴APOBEC蛋白不受人类HIV-1 Vif蛋白影响。因此,Hatziioannou为HIV-1更换了编码SIV Vif的基因,再次通过压力筛选获得了繁殖力强的病毒株。
研究人员将最终获得的病毒株命名为猴嗜性HIV(stHIV)。作为HIV-1的突变型,stHIV与原代病毒仅有10%的差异,但能有效感染灵长类细胞,可用于检测候选治疗方案的疗效。Bieniasz说:“如果我们能在动物实验中使病毒发挥与培养组织中相似的功能,就有可能改变当前艾滋病疫苗和治疗的研究方法。”