艾滋病治愈研究中改变游戏规则的工具：“FIND-Seq”检测

平南防艾办 · 发表于 2022-8-6 08:54

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在蒙特利尔举行的第24届国际艾滋病大会(AIDS 2022)上宣布，科学家们首次开发出了一种灵敏的基因分析方法，通过使用纳米技术探测隐蔽的艾滋病病毒感染的“储库”细胞的独特遗传特征，从而专门找到这些细胞的微小子集。

储存库问题

美国国家过敏和传染病研究所疫苗研究中心的Eli Boritz博士在会议上说，艾滋病病毒之所以能终身感染，是因为这种病毒隐藏在免疫系统看不到的地方，将其基因插入我们自己的DNA中，这些细胞构成了我们免疫系统的少数细胞。

在未经治疗的感染中，HIV病毒会在整个免疫系统中增殖，霸占T细胞制造新的病毒颗粒，并在此过程中通过杀死协调细胞免疫的CD4 t细胞，对免疫系统造成致命的损害。但是有少量的HIV被隔离在不活跃的t细胞中，t细胞不发出任何它存在的信号。

抗逆转录病毒疗法(ART)阻止了病毒的增殖，但无法触及隐藏的病毒DNA或杀死包含它的细胞。它们会持续存在——如果抗逆转录病毒疗法停止，它们就会被激活并开始产生新的病毒。

因此，大多数艾滋病毒治疗策略的一个关键组成部分就是找到这些储存细胞，要么用超强力免疫疗法杀死它们，要么让它们永远沉默。

问题是我们知道储存库的存在。但我们不知道是哪些细胞组成了它，它们在哪里，以及它们在不同的人身上是否不同。我们没有工具可以可靠地识别它们，从而对它们进行治疗。我们不知道它们是否有让它们进入休眠状态并隐藏病毒的特殊特性，或者它们是否一开始就特别容易感染艾滋病毒。我们不知道在抗逆转录病毒疗法存在的情况下如何选择性地重新激活它们，或者在抗逆转录病毒疗法不存在的情况下如何重新激活它们以及如何阻止它们。

这种储存细胞的不可见性使得治愈艾滋病毒比使用类似的细胞靶向疗法来治愈癌症更加困难。癌细胞确实显示出许多抗原表位——警示免疫反应的特有细胞标记物——因此可以被免疫疗法靶向。对于艾滋病毒来说，这是一项艰巨得多的任务。

细胞的一些特性使它们更有可能成为储存库细胞。例如，有一种叫做CD27的细胞表面分子。它的存在使t细胞变得具有免疫活性，并“记住”病毒的特征，而类似细胞上没有它则表明t细胞已经完成了这项工作，变得静止。因此，90%的整合HIV DNA驻留在cd27阳性细胞内。但其中大部分在融合的过程中退化和变异。大多数完整的HIV DNA——能够制造全新病毒的DNA，都在cd27阴性细胞内，因为它们有一种不同寻常的特性，即一旦感染就会关闭，从而使感染持续下去。

这同样适用于其他细胞标记物。宿主细胞倾向于在HIV感染的CXCR4共同受体中富集，因为这是一个使t型病毒感染成为可能的受体，t型病毒往往出现在慢性感染中。毫不奇怪，如果从休眠状态中唤醒储存细胞，它们对HIV的敏感度会比其他细胞更高。

问题是储存细胞承载完整的病毒DNA是非常罕见的——有时只有百万分之一的t细胞——所以大多数具有这些储存细胞特征的细胞，实际上不会成为HIV储存细胞的一部分。

检测储存细胞的唯一方法是直接检测它们隐藏的HIV DNA。

FIND-Seq检测

FIND-Seq检测包括几个步骤，每个步骤都涉及通过比头发还细的微小通道运输和分选单个细胞。

t细胞从接受抗逆转录病毒治疗的hiv阳性患者的血液中提取，包裹在单个的“纳米胶囊”中，由带有凝胶皮肤的油滴组成，并沿着管道运输。

首先利用t细胞的细胞表面特征分离t细胞的记忆子集。然后，它们被“审问”——刺激它们产生个体主人基因组特有的RNA长度。它们被重新封装，然后通过一束激光，激光束的信号会提醒系统发现意外长度的病毒DNA，并将包含它们的细胞送到不同的实验室培养皿中。

利用这种技术，研究人员首先构建了一个基因异常活跃或不活跃的总体图谱。他们比较了包含完整HIV DNA的细胞和不包含完整HIV DNA的细胞的基因。大多数“HIV阳性”t记忆细胞与不含HIV的t记忆细胞有着截然不同的基因特征。特别是，很多在缺乏HIV的细胞中活跃的基因在有HIV的细胞中被关闭。这些基因包括调控细胞程序性死亡的基因和阻止细胞增殖的基因。这表明这些细胞可能具有适合HIV潜伏期的特性。

但有一部分细胞具有与HIV是否存在无关的整体遗传活性。因此，研究人员随后进行了一系列反复的实验，以发现特定的基因组合或“模块”是否与细胞艾滋病毒感染相关。

遗传特征

他们发现了两个，一个由60个基因组成，一个由85个基因组成——从最初检查的数千个基因中——与完整的HIV感染密切相关。

再次缩小范围，他们发现了四个与HIV感染相关的基因，它们控制着基因转录的下调——换句话说，这些基因告诉其他基因关闭。另外五个将细胞保存在不活跃状态，确保它们不会太容易开始分化，因为分化会缩短它们的寿命。

一旦细胞完成了一些基因工作，其中三种负责关闭基因——这表明，一旦细胞经历了艾滋病毒整合的过程，它们就会将细胞转变为储存细胞。这些基因的存在主要是为了保护细胞免受可能损害它们的病毒诱导的毒性过程。换句话说，HIV可能会利用基因过程来限制病毒的损害。还有其他一些基因直接帮助修复受损的细胞核和线粒体DNA——这正是病毒整合过程中发生的事情。

Boritz博士说，这一切意味着我们终于找到了一种方法，可以诱导储层细胞揭示它们特有的基因特征; 我们现在已经详细地知道，这些基因特征是什么样的;这些基因特征正是你所期望的。

这意味着，既能“唤醒”储层细胞，又能针对它们进行特异性的、自我诱导的细胞死亡的治疗，未来可能会有更精确的靶向性。这甚至可以帮助我们找到一种方法，从一开始就阻止艾滋病毒建立宿主并成为终生感染。

目前这都是实验室科学。但我们终于有了一种化验方法，可能使我们能够更好地靶向治疗艾滋病毒和免疫调节疗法。