HIV-1如何繞過受體限制來感染宿主屏障細胞?



儘管抗逆轉錄病毒療法(antiretroviral therapy,ART)能非常有效地抑制HIV-1複製,但是ART不能清除潛伏感染病毒庫特別是在深層組織裡的潛伏HIV-1病毒庫。HIV-1 在組織細胞感染方面的研究方興未艾,因為這些細胞不表達HIV-1感染所必須的受體或其輔助受體, 例如CD4和CCR5/CXCR4, 因而HIV-1在深層組織中感染機制一直不明確。這也是目前全球致力於治癒HIV-1努力的最大障礙。


2020年3月31日,美國北卡羅來納大學教堂山分校艾滋病毒治癒中心的江國春教授研究團隊聯合位於美國田納西州納什維爾市的梅哈里醫學院James E. K.Hildreth教授組以及範德比爾特大學醫學院的David W. Hass教授在Cell Reports雜誌上發表文章Endogenous Retroviral Envelope Syncytin Induces HIV-1 Spreading and Establishes HIV Reservoirs in Placenta,對這一難題進行了有益探索。


HIV-1如何繞過受體限制來感染宿主屏障細胞?

該論文第一作者研究助理教授唐玉陽博士發現,在成功接受ART病毒阻斷治療的婦女中,其胎盤組織(包括滋養細胞)細胞中依然含有大量HIV RNA和以及前病毒DNA。這些組織前病毒DNA可以被重新激活併合成新的HIV-1病毒。


進一步的研究發現,在胎盤滋養細胞表面表達的人類內源性逆轉錄病毒家族W1的包膜糖蛋白,也稱作合體素(Syncytin),引發了與HIV感染的T細胞的融合, 從而導致艾滋病毒在不表達HIV-1受體的胎盤滋養細胞間傳播。


該研究還發現,通過合體素介導的細胞間HIV感染具有幾個獨特的特徵:

(1)感染是由宿主細胞上的合體素觸發的,而且這種感染機制可能會雙向發生。不論是HIV供體細胞或是靶細胞只要表達合體素都可觸發細胞融合進而導致HIV-1在深度組織有效感染。此感染途徑不同於假型介導的感染,後者需要將異種Envs摻入病毒體表面以啟動病毒-宿主膜融合;

(2)通過誘導細胞間融合引起的的感染異於一般意義上的HIV感染生命週期。與其他不會引起病毒感染的細胞過程(例如胞吞作用或轉胞作用)不同,合體素可以引發本來不會被HIV入侵的細胞感染。正因為這一獨特感染途徑,傳統治療HIV-1藥物對於合體素引發的HIV在細胞之間的傳播幾乎沒有作用;

(3)病毒在表達合體素的細胞中的複製也可以通過產生合體素假型HIV進一步擴大其感染組織中非CD4細胞的能力。


該文通訊作者江國春教授認為這一全新HIV感染機制可以使病毒繞過其受體限制來感染宿主屏障細胞,從而促進病毒傳播在深層組織的持續感染。這一發現有助於我們深刻理解HIV-1在諸如胎盤等深層組織中感染的複雜性。 合體素引發的獨特病毒感染機制獨立於HIV病毒本身的生命週期,從而被其它病原利用導致在胎盤的感染和可能的母嬰傳播。


目前,江國春教授團隊正進一步探索是否這一獨特感染機理也作用於其它深層組織病原感染和傳播。江國春教授曾在中國軍事醫學科學院放射醫學研究所接受博士訓練,其研究團隊與復旦大學有相關課題合作。唐玉陽博士早年畢業於中國協和醫科大學基礎醫學研究所。


原文鏈接

https://doi.org/10.1016/j.celrep.2020.03.016


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