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目前治愈 HIV 感染面临诸多挑战,为探究 ART 启动时机对 HIV-1 整合位点及克隆扩增的影响,研究人员开展相关研究。结果显示,急性 ART 组 UIS 异质性更高,AIDS-ART 组单克隆 UIS 积累更多。该研究为实现功能性治愈提供重要依据。
在过去十年间,全球都致力于减少 HIV 持续储存库的规模并增强免疫控制,期望实现 HIV 感染的功能性治愈。然而,即便付出诸多努力,储存库规模的缩减依旧有限,彻底根除 HIV 病毒仍是遥不可及的目标。长期的抗逆转录病毒疗法(ART)虽能抑制病毒复制,但停止治疗后,病毒反弹和病毒载量设定值难以显著降低。
HIV 感染分为急性期、慢性期和艾滋病期三个阶段。早期启动 ART 能改善免疫功能、降低死亡率并减小 HIV 储存库规模,可它无法彻底清除病毒,治疗中断后病毒载量会迅速反弹。而且,对于急性期开始 ART 治疗的患者,其 HIV 储存库和前病毒基因组的具体特征尚不明确。为了解决这些问题,深圳市第三人民医院(国家感染性疾病临床医学研究中心)的研究人员开展了此次研究。
研究人员通过线性靶标扩增 PCR(LTA-PCR)和下一代测序技术,对急性期开始 ART 治疗(Acute-ART 组)和艾滋病期开始 ART 治疗(AIDS-ART 组)的患者进行研究。他们构建了全面的整合位点文库,纵向分析 HIV 感染者的前病毒整合位点,对比两组患者整合位点在宿主基因组中的分布、不同克隆类型的整合模式,还分析了整合基因相关的生物学过程。
研究结果如下:
- UIS 计数与克隆性差异:尽管 Acute-ART 组和 AIDS-ART 组的总 UIS 序列计数和 LTR DNA 水平不同,但 UIS 计数相似。AIDS-ART 组单克隆 UIS 的患病率更高且同质性降低,而 Acute-ART 组单克隆 UIS 积累延迟。
- HIV 整合位点偏好:在急性感染期,HIV 更倾向于整合到染色质修饰和安全港区域,但在 ART 过程中这些区域更易丢失;AIDS-ART 组则更倾向于整合到基因内区域。
- 单克隆 UIS 积累区域:AIDS-ART 组中,单克隆 UIS 优先在基因内区域积累,这可能为感染细胞的持续存在提供选择性优势。
- 相关基因通路富集:单克隆 HIV 整合位点在宿主细胞基因中富集于淋巴细胞激活、染色体修饰等通路,AIDS-ART 组的整合率更高。
- 功能差异与癌症风险:Acute-ART 组早期单克隆 UIS 与 AIDS-ART 组长时间双克隆 UIS 在功能上存在差异。HIV 前病毒整合到肿瘤抑制基因(TSGs)更容易在 AIDS-ART 组中导致单克隆扩增,相比 Acute-ART 组,其癌症风险更高。
研究结论表明,早期 ART 启动能延缓感染细胞的克隆扩增,减少稳定持久储存库的形成,降低实现功能性治愈的障碍。而 AIDS-ART 组中整合位点的单克隆分布广泛,可能给有效治疗带来重大阻碍。
此次研究也存在一定局限性,如无法区分完整和缺陷前病毒,也不能确定检测的 HIV 感染细胞的精确数量。未来研究计划整合前病毒完整性评估和宿主基因测序,以解决这些问题。总体而言,该研究为理解 HIV 储存库的动态变化、制定针对性策略实现持续病毒抑制和功能性治愈提供了重要依据,对改善 HIV 感染者的健康状况意义重大。
研究人员用到的主要关键技术方法包括:收集深圳市第三人民医院确诊的 HIV 患者的外周血样本并提取基因组 DNA;运用线性靶标扩增 PCR(LTA-PCR)技术扩增和测序与整合载体 DNA 相邻的未知基因组序列;利用下一代测序技术进行深度测序;通过 Genome Integration Site Analysis Pipeline(GENE-IS)对 HIV 前病毒整合位点进行计算分析 。