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生命的剪接:如何解决艾滋病病毒长久潜伏的难题

地区:乌市沙区来源:互联网发布者:高翔时间:2021-11-20 00:38:07点击:

 一直以来,抗逆转录病毒疗法(ART)都是治疗HIV-1,抑制病毒复制的首选。在ART治疗的感染者中,HIV-1的复制被有效和持久地抑制,从而恢复免疫功能,防止艾滋病的发展。然而,该疗法却不能根除病毒,治疗必须终生持续。

 

尽管ART可长达几十年的抑制病毒,但病毒仍然存在,如果治疗中断,还会促使病毒反弹。目前认为,病毒宿主的持续存在是实现HIV-1治愈的主要障碍。而CD4+ T细胞和其他类型的细胞,如巨噬细胞,都被认为是HIV-1在外周血和淋巴组织持续存在的主要机制

 

HIV-1潜伏期主要被认为是转录潜伏期,然而病毒潜伏期不需要病毒基因表达的完全关闭,只需要缺乏感染性后代的产生,潜伏期不仅可以在转录上而且在多个转录后水平。此外,在ART中对受感染个体使用潜伏逆转剂(LRA)进行实验性给药并“shock-and-kill”病毒,却常常导致增加CA HIV - 1 RNA的转录,有时还会造成血浆病毒血症。尽管在接受 ART 治疗的个体中存在大量遗传缺陷而不是有复制能力的原病毒,但对此类试验结果的解释很复杂,目前的LRA药物依然无法完全逆转HIV- 1的潜伏

 

因此,为了设计更有效的治疗干预措施,更好地理解和控制HIV-1持久性的机制,MDPI旗下期刊《Viruses》发表了一篇综述:The Splice of Life: Does RNA Processing Have a Role in HIV-1 Persistence?该文章系统性讨论了一些关于病毒RNA加工,特别是剪接,在HIV-1宿主持久性中的可能作用的最新见解。并讨论了病毒 RNA种类在接受ART治疗的个体中持久性的临床意义。

 

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在HIV感染的细胞中可以检测到超过100种不同的病毒转录本,这些转录本都是从整合前病毒转录的全长未剪接(US)的HIV-1初级RNA转录本进行选择性剪接获得的。在前病毒整合时,只有短的(2 kb)完全剪接,也称为倍数剪接(MS),转录本最初产生编码调节蛋白Tat、Rev和Nef。

通常情况下,细胞不能容忍含有内含子的RNA分子的核输出,这些RNA分子要么在核中被完全剪接并输出,要么被降解。然而,HIV-1已经进化出一种机制,允许US和不完全剪接的病毒RNA转录本的有效核输出

 

 

 

随着感染的进展,可以观察到9kb US和4kb不完全剪接转录本的产生,这些转录本编码结构蛋白和附属蛋白Gag、Pol、Env、Vif、Vpr和Vpu。这种转变依赖于Rev蛋白的阈值水平,通过与Rev响应元件结合,有助于US和不完全剪接的RNA从细胞核输出。重要的是,不仅在体外HIV-1感染过程中,而且在刺激潜伏感染的细胞后,也能观察到MS的产生向US RNA产生的转变

 

 

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在ART疗法之前,许多实验室研究了未经治疗的艾滋病毒感染者体内的US和MS RNA的相对动态。研究表明,在典型/快速发展的患者中检测到较高的US/MS RNA比值,而在缓慢进展者和长期非进展者中检测到较低的比值。

感染个体中较高的US/MS RNA比率可能反映了病毒复制周期后期HIV感染细胞的频率较高,其特点是病毒蛋白表达和病毒颗粒的产生。这些细胞可以对宿主的免疫系统施加压力,导致持续的免疫激活,从而导致疾病的快速进展。此外,在12周ART时,US/MS RNA比值与CD4+ T细胞激活和凋亡标志物呈正相关。这些细胞中的US/MS RNA比值可以反映产生感染细胞的相对数量,这些细胞要么直接影响后续的ART免疫重建,要么反映导致免疫失败的宿主免疫受损状态。

 

 

 

如上所述,US RNA可以自行诱导免疫激活,而不需要蛋白表达。这意味着,如果Rev-RRE轴保持完整,即使一些缺陷原病毒也可以具有这种活性,这为缺陷原病毒的残留发病机制提供了另一种可能的机制。重要的是,在预测免疫结果方面,病毒学生物标志物比任何免疫学生物标志物的表现都要好,这一事实也凸显了将ART残留的HIV-1活性视为残留免疫功能障碍的可能原因的重要性。

 

 

HIV-1和宿主基因之间的剪接:一种双赢的情况

 


在ART治疗个体的细胞中,参与细胞增殖和存活的基因,如BACH2、MKL2、STAT5B等,前病毒整合显著富集。从理论上讲,这种整合可以导致被感染细胞的无性繁殖,这有利于病毒的持久性。异常剪接产生病毒-宿主嵌合mRNA,是原病毒与宿主转录单元整合在同一方向上调控宿主基因表达的机制之一。事实上,这种嵌合转录本大多来自HIV-1 D4剪接供体位点和人类剪接受体位点之间的剪接,一些研究通过RNA测序或者靶向RT-PCR扩增特定的病毒-宿主转录本的方法可将其检测到。

由于D4和A7之间的剪接是产生MS RNA的必要步骤,这意味着异常的病毒宿主剪接事件也可能导致HIV-1 MS RNA水平的下降。理论上,这可能是ART处理个体和原代细胞模型中MS RNA拷贝数低的原因之一,甚至在体外刺激后也是如此。进一步的研究应该了解这种异常剪接在HIV-1持久性中的作用,但如果它干扰了ART治疗个体中真正的HIV-1剪接,特别是MS RNA的产生,那么它可能是导致深度潜伏状态的因素之一。一种基因完整的原病毒不能被重新激活以诱导生产性感染的情况。为了回答这个问题,在技术上则要求更高的单细胞分析方法来证明

 

 

 

综上所述,虽然HIV-1潜伏期在病毒基因表达的转录和转录后阶段都有明显的调控,但RNA加工是否在病毒宿主的持久性中起关键作用仍不清楚。HIV-1进化出了弱剪接位点,允许输出US和不完全剪接的RNA物种,但这也可能导致异常的病毒-宿主剪接事件。同时,这些病毒-宿主剪接事件可以抑制A7剪接受体位点的使用,从而抑制MS RNA的产生,可能导致一种“深潜伏”状态。而鉴于最近开发新的治疗干预措施等可以促使HIV-1原病毒的“blocked and locked”状态。因此,HIV-1剪接和RNA加工可能是一个潜在的治疗靶点

 

【责任编辑:阿杰 邮箱:xjpop@vip.qq.com】

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