Nat Conmmun:HIV只能体液传播吗?新研究发现它们还能进行细胞传播!

2019-07-30 佚名 生物通

人类免疫缺陷病毒(HIV)通常在二维细胞培养中进行研究,这样几乎不能反映人体内更复杂的条件。

人类免疫缺陷病毒(HIV)通常在二维细胞培养中进行研究,这样几乎不能反映人体内更复杂的条件。



利用创新细胞培养系统、定量图像分析和计算机模拟,海德堡大学的一个跨学科科学家团队正在探索HIV如何在三维组织样环境中传播。研究结果表明,3D组织结构迫使病毒通过细胞间的直接接触进行传播。

30多年了,但人们对艾滋病,即免疫缺陷综合征(AIDS)的许多关键方面(包括如何传播)仍不清楚。其中一个尚未解决的问题是病毒与人体环境之间的相互作用。传统上认为,被感染的细胞释放病毒颗粒,然后扩散,最终感染其他细胞。但病毒颗粒也有可能通过紧密接触直接从一个受感染的细胞转移给下一个细胞。到目前为止,尚不清楚这些传播方式中哪一种在组织中普遍存在。

“在实验室的简单塑料培养皿上研究HIV复制不能反映组织结构和异质性,”海德堡大学医院综合传染病研究中心(CIID)的Oliver Fackler教授说。

在他们的研究中,海德堡的研究人员考虑到,CD4 T辅助细胞(HIV感染首选的细胞)在生理环境中是高度活跃的。他们使用了一种新的细胞培养系统,在这个系统中,在胶原蛋白的帮助下生成了一个三维支架。这使得细胞的流动性得以维持,并能在类似组织的环境中连续数周监测最初的感染了HIV-1的CD4 T细胞。利用这种创新方法,研究者们测量了一些表征细胞流动性和病毒复制的因素,以及测量CD4 T辅助细胞的逐渐损失。“我们生成了一组非常复杂的数据,如果没有其他学科科学家的帮助,这些数据是不可能解释的。”Andrea Imle博士说,她在CIID攻读博士学位期间就参与了这个项目。

在分析数据时,做实验的科学家与来自图像处理、理论生物物理学和数学建模领域的同事合作,一起描述了细胞和病毒的复杂行为,并在计算机上进行模拟。这让他们成功地预测了HIV-1在3D培养物中传播的关键过程,该预测在随后的实验中得到了证实。“我们的跨学科研究是一个很好的例子,说明实验和模拟的迭代周期有助于定量分析复杂的生物过程,”海德堡大学理论物理研究所的Ulrich Schwarz博士说。

数据分析表明,细胞培养系统的3D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。“我们的模型使我们能够将短时的单细胞显微镜拍照与长期的细胞群体测量相结合,从而估算出细胞间接触传播感染所需的最小时间跨度,”海德堡大学生物量中心的Frederik Graw说。研究人员希望这些发现最终会获得治疗艾滋病的新方法。

原始出处:Imle A1,2, Kumberger P3, Schnellb?cher ND4, et al. Experimental and computational analyses reveal that environmental restrictions shape HIV-1 spread in 3D cultures. Nat Commun. 2019 May 13;

阅读全文

相关资讯

Front Immunol:HIV-1感染中的自然杀伤细胞的适应性重组

人类巨细胞病毒(HCMV)合并感染在HIV-1型人群中非常普遍,是驱动持续免疫激活的一个重要辅助因素,即使在有效的抗逆转录病毒治疗期间也是如此。最近,HCMV感染与适应性类自然杀伤细胞(NK)的扩增有

ARCH PATHOL LAB MED:1984-2016年人类免疫缺陷病毒感染的死亡率趋势-基于尸检的研究

随着抗逆转录病毒治疗人类免疫缺陷病毒(HIV)感染的使用和疗效的改善,由获得性免疫缺陷综合征(AIDS)导致的死亡人数出现逐年减少。

Lancet:全球艾滋病、结核病以及疟疾医疗支出变化研究

研究认为,为实现SDG3目标,国际卫生中支出逐年增加,但各国家之间差异显著。

BMJ:中国青少年传染病负担研究——2008-2017

近年来中国青少年传染病的预防工作取得了显著进展,但仍需持续的在减少区域不平等、扩大疫苗接种、防止青少年艾滋病传播方面努力。

恶性梅毒并发HIV感染1例

作者:李伶,郭中华,毛庆,成都市第五人民医院皮肤科

Stem Cell Rep :一种新方法揭示HIV如何影响大脑认知功能!

目前抗逆转录病毒疗法(antiretroviral therapy, ART)普遍应用于人体免疫缺陷病毒感染,即便如此,50%以上的HIV患者仍表现出健忘、困惑、行为改变和运动缺陷等症状