Эти резервуары остаются основным препятствием на пути к излечению от ВИЧ / СПИДа. Но в настоящее время нет простого способа нацелить клетки-резервуары для устранения.
Ученые также не могут эффективно извлекать из пациентов резервуарные клетки, чтобы изучать их и, в конечном итоге, находить способы контролировать их.
Причина в том, что вирус в этих клетках молчит. В результате клетки не несут на своей поверхности вирусные белки, которые могли бы облегчить их поиск.
Поэтому ученые искали другие средства для точного определения резервуарных клеток.
В недавней статье в журнале PLOS Pathogens приглашенный ученый из Гладстона Надя Роан, доктор философии, и ее команда описывают класс клеток, которые преимущественно поддерживают латентную инфекцию ВИЧ. Эти клетки характеризуются поверхностным белком CD127 и обнаруживаются в тканях, таких как лимфатические узлы, которые, как считается, содержат большую долю резервуара ВИЧ, чем кровь.
«Наши результаты показывают, что клетки CD127 из тканей могут быть важной популяцией для лечения ВИЧ», – говорит Роан, который также является доцентом урологии в Калифорнийском университете в Сан-Франциско.
Кроме того, ученые потенциально могут использовать белок CD127 в качестве инструмента для выделения резервуарных клеток от пациентов и изучения того, что позволяет им заглушать вирус, а иногда и реактивировать его.
Новый резервуар?
ВИЧ нацелен на иммунные клетки, известные как Т-клетки, которые находятся в основном в лимфоидных тканях, таких как лимфатические узлы и миндалины. Тем не менее, исследования ВИЧ-инфекции в основном сосредоточены на Т-клетках, циркулирующих в крови, к которым относительно легко получить доступ – добровольцы с большей вероятностью будут сдавать кровь на анализ, чем на биопсию ткани.
Но сосредоточение внимания на Т-клетках, присутствующих в крови, вероятно, дает ученым искаженное представление о составе резервуара.
«Мы давно подозревали, что резервуарные клетки бывают разных вкусов и что разные ткани содержат разные типы резервуарных клеток. Но это трудно показать, потому что резервуарные клетки у инфицированных людей встречаются редко.
Подавляющее большинство моделей латентного периода in vitro используют клеточные линии или клетки, циркулирующие в крови », – говорит Роан.
Роан и ее команда, напротив, изучали ВИЧ-инфекцию с помощью образцов тканей.
В предыдущей работе ее команда подвергала клетки миндалин воздействию ВИЧ в лаборатории, чтобы определить, какие из них наиболее восприимчивы к инфекции. Используя различные экспериментальные подходы, команда обнаружила, что клетки миндалин с поверхностным белком CD127 эффективно поглощают вирус ВИЧ, но лишь изредка позволяют ему реплицироваться.
Напротив, другой тип клеток миндалин, несущих на своей поверхности CD57, легко поддерживал продуктивную инфекцию.
Это было интригующим, но это не обязательно означало, что CD127 были резервуарными клетками.
«После того, как ВИЧ попадает в клетку, у клетки все еще есть способы избежать инфекции», – говорит Фэн Сяо, бывший научный сотрудник лаборатории Роана и соавтор настоящего исследования.
Один из способов – не дать вирусу скопировать свой геном. В отличие от генома клеток человека, геном ВИЧ состоит из РНК. Одна из первых задач вируса при входе в клетку – создание ДНК-копий его РНК-генома с помощью вирусного фермента, называемого обратной транскриптазой.
Клетки могут препятствовать этому этапу, активируя фермент SAMHD1, который истощает запасы строительных блоков, необходимых вирусу для копирования его генома.
Были некоторые свидетельства того, что этот механизм может действовать в клетках крови.
Однако в своей настоящей работе Роан и ее команда обнаружили, что устранение SAMHD1 путем генетических манипуляций не позволяло клеткам CD127 производить вирус, даже несмотря на то, что это увеличивало производство вируса клетками CD57.
«Это позволило нам предположить, что клетки CD127 блокируют вирус на более позднем этапе его жизненного цикла», – говорит Джули Фруар, доктор философии, научный сотрудник лаборатории Роана и другой первый автор исследования.
Предпочтение скрытой инфекции
Следующим шагом для вируса является интеграция копии своего генома в ДНК клетки-хозяина. Оказавшись там, вирусные гены могут использовать клеточный аппарат для производства своих собственных белков, которые собирают новые вирусные частицы, которые могут инфицировать другие клетки.
Клетки-резервуары содержат генетический материал ВИЧ, интегрированный в их собственные геномы, хотя они каким-то образом замалчивают его.
Периодическая мобилизация этого материала позволяет высвобождать инфекционный вирус. Позволяют ли клетки миндалин CD127 интегрироваться в геном ВИЧ??
Чтобы ответить на этот вопрос, ученые извлекли геном клеток CD127 и CD57, которые подверглись воздействию вируса в лаборатории. Используя генетические инструменты, которые могут специфически обнаруживать интегрированные последовательности вирусной ДНК, они обнаружили, что оба типа клеток содержат копии генома вируса, хотя клетки CD127 производили гораздо меньше вируса, чем клетки CD57. Клетки CD127, по-видимому, способствовали латентной инфекции.
И тем не менее, вирус, интегрированный в клетки CD127, не заставит замолчать навсегда.
Роан и ее команда обнаружили, что, обрабатывая латентно инфицированные клетки CD127 агентами, которые, как известно, стимулируют Т-клетки, они могут уговорить клетки реактивировать вирус.
Следовательно, тканевые клетки CD127 вполне могут служить в качестве резервуарных клеток в организме, большую часть времени сохраняя вирус в спящем состоянии, но при этом способные время от времени активировать его и высвобождать семена нового витка инфекции.
«Способность определенного типа тканевых Т-лимфоцитов преимущественно поддерживать латентную инфекцию очень интригует и может многому научить нас о том, как тканевый резервуар устанавливается на начальном этапе», – говорит Роан.
Управление резервуаром
В какой степени клетки CD127 являются основным компонентом резервуара у людей, живущих с ВИЧ, требует последующих исследований, в которых будут анализироваться эти клетки из различных участков ткани. Предварительные исследования, проведенные командой Роана, обнадеживают, поскольку они показывают, что маркер CD127 на поверхности клеток действительно может быть использован для очистки достаточного количества инфицированных тканевых клеток от инфицированных людей для проведения дальнейших анализов.
Между тем, «клетки миндалин CD127, подвергшиеся воздействию ВИЧ in vitro, представляют собой новую модель для изучения латентности вируса в тканях», – говорит Роан.
Роан и ее команда уже начали анализировать, что делает клетки CD127 уникально предрасположенными к тихим инфекциям. Сравнивая все гены, экспрессируемые в клетках миндалин CD127 и CD57, они обнаружили доказательства того, что клетки CD127 находятся в состоянии покоя, что может препятствовать экспрессии генов вируса.
Более того, они также обнаружили, что продукты генов вируса, или РНК, не смогли пройти необходимую обработку, которая позволила бы им производить вирусные белки.
«В конечном итоге мы надеемся, что механизмы, которые мы обнаруживаем, можно использовать для контроля скрытого резервуара и приблизить нас к достижению лекарства от ВИЧ», – говорит Роан.