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颠覆认知,HIV病毒再人体主要通过细胞间直接接触传播

      艾滋病,是人类获得性免疫缺陷综合征的简称,因感染人类免疫缺陷病毒(HIV)引起。HIV病毒主要攻击人体的辅助T淋巴细胞系统(尤其是CD4+T细胞),一旦侵入机体细胞,病毒将会和人体细胞整合在一起,终生难以消除。经过数年、甚至长达10年或更长的潜伏期后,HIV病毒感染者最终发展成艾滋病病人,此时人体丧失免疫功能,因抵抗力极度下降会出现多种感染,后期常常发生恶性肿瘤,以至全身器官衰竭而死。

全世界的科学工作者对艾滋病已经进行了近40年的研究,目前已经能够有效控制艾滋病进展,但至今仍未研制出根治艾滋病的特效药物,也还没有可用于预防的有效疫苗。甚至,关于艾滋病病毒如何传播的许多关键问题仍不为人知,其中之一就是病毒与人体环境之间的相互作用。

2019年5月,海德堡大学的研究人员在Nature Communications 杂志发表了题为:Experimental and computational analyses reveal that environmental restrictions shape HIV-1 spread in 3D cultures 的研究论文。

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传统上认为,受HIV病毒感染的细胞释放病毒颗粒,然后扩散并最终感染其他细胞。但也有可能通过紧密接触将病毒颗粒从一个感染细胞直接转移到下一个感染细胞。

到目前为止,尚不清楚哪一种传播模式在人体组织中占优势。海德堡大学医院综合传染病研究中心主任 Oliver Fackler 教授解释说:“在实验室中对HIV病毒复制的研究大多是在培养皿中进行简单的细胞培养实验,不能反映人体组织的复杂结构和异质性。”

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       海德堡大学的研究人员在他们的研究方法中考虑到了 CD4 T 辅助细胞(HIV病毒感染的首选细胞类型)在生理环境中具有高度的运动性。他们使用了一种新的细胞培养系统,在胶原蛋白的帮助下生成了一个三维支架。

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       这个新的培养系统可以保证数周内,在组织样的环境中维持细胞的移动性,并监测感染HIV-1的原代CD4 T细胞。利用这种创新的方法,研究人员测量了许多因素,这些因素表征了细胞活力、病毒复制和CD4 T辅助细胞的逐渐损失。

       在来自图像处理、理论生物物理学和数学建模领域的研究人员的共同努力下,研究人员成功地描述了细胞和病毒的复杂行为,并在计算机上进行了模拟。这使得对决定HIV-1在这些3D培养中传播的关键过程做出重要预测成为可能,这一点在随后的实验中得到了证实。海德堡大学理论物理研究所的Ulrich Schwarz教授说:“我们跨学科的研究是一个很好的例子,说明实验和模拟的迭代周期可以帮助定量分析一个复杂的生物过程。”

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      数据分析显示,细胞培养系统的三维环境抑制了无细胞病毒的感染,同时促进了病毒在细胞间的直接传播。


      也就是说,在人体的复杂三位环境中,HIV病毒更大程度上是通过细胞间的紧密接触而传播,而不是传统上认为的受感染细胞释放HIV病毒颗粒,然后再扩散并感染其他细胞。

这一模型能够将短的单细胞显微成像与长期的细胞数量测量相结合,从而估算细胞间接触传播感染所需的最小时间跨度。这些发现有望导致治疗艾滋病的新方法。

      本文转载自Bioword,泉州指南针生物提供Crispr/cas9基因敲除载体构建,病毒包装,稳转细胞系构建等技术服务,咨询热线17350757166,微信同号


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