雖然抗逆轉(zhuǎn)錄病毒療法（ART）在抑制HIV 復(fù)制方面具有有效性，但 HIV 儲存庫的持續(xù)存在仍然是實現(xiàn) HIV 感染治愈的主要障礙。HIV 儲存庫由受感染細胞組成，其中 HIV-1 基因組作為前病毒整合到宿主基因組中，處于潛伏狀態(tài)并逃避免疫系統(tǒng)的識別。了解HIV 儲存庫的動態(tài)變化以及病毒持續(xù)存在的機制，對于開發(fā)針對性的治療策略以消除儲存庫并實現(xiàn)功能性治愈至關(guān)重要。近日，加州大學洛杉磯分校Jocelyn T. Kim通訊在《Nature communications》發(fā)表論文“Barcoded HIV-1 reveals viral persistence driven by clonal proliferation and distinct epigenetic patterns”，采用了一種使用條形碼標記的 HIV-1 的新方法，在人源化小鼠中分析 HIV 儲存庫。通過將合成的遺傳條形碼引入全長 R5 嗜性 HIV-1 NFNSX 的基因組中，他們能夠以高靈敏度和精度追蹤病毒譜系和整合位點。利用測序，作者在體內(nèi)單個 RNA 或 DNA 分子水平上檢索到890 個病毒 RNA 條形碼和 504 個與 15305 個整合位點相關(guān)的前病毒條形碼。這一全面的數(shù)據(jù)集使他們能夠探索病毒儲存庫的遺傳多樣性及其在早期感染、ART 治療和病毒反彈期間的變化。
這項研究的關(guān)鍵發(fā)現(xiàn)之一是，雖然存在細胞克隆增殖和反彈病毒的病毒播種現(xiàn)象，前病毒儲存庫仍保持遺傳多樣性。這表明儲存庫并非是受感染細胞的同質(zhì)群體，而是多種病毒譜系的集合。在感染的所有階段，前病毒譜系的遺傳穩(wěn)定性表明，任何針對儲存庫的干預(yù)措施都需要有效地針對廣泛的前病毒變體，才能成功實現(xiàn)根除。作者還研究了細胞克隆增殖在病毒持續(xù)存在中的作用。他們發(fā)現(xiàn)，增殖但并非大規(guī)模擴增的細胞克隆有助于前病毒擴增和病毒血癥。增殖的細胞克隆更有可能攜帶與病毒血癥相關(guān)的前病毒，表明它們在推動病毒持續(xù)存在方面發(fā)揮著重要作用。相比之下，非增殖的細胞克隆可能是與轉(zhuǎn)錄激活和病毒血癥相關(guān)的前病毒被清除的結(jié)果。這些發(fā)現(xiàn)表明，靶向增殖的細胞克隆可能是縮小病毒儲存庫規(guī)模和預(yù)防病毒反彈的有前景的策略。此外，該研究探索了增殖和非增殖細胞克隆中前病毒的表觀遺傳模式。增殖細胞克隆中的前病毒與轉(zhuǎn)錄激活相關(guān)，因為它們更有可能定位于富含激活組蛋白修飾的區(qū)域，并且更接近轉(zhuǎn)錄起始位點。相比之下，具有激活染色質(zhì)特征、與病毒血癥相關(guān)的前病毒被大量清除，留下具有更多抑制性染色質(zhì)特征的前病毒。然而，在增殖細胞克隆中，與病毒血癥相關(guān)的前病毒并不定位于有利于轉(zhuǎn)錄抑制的染色質(zhì)區(qū)域，這表明它們具有持續(xù)性。增殖細胞克隆中前病毒的表觀遺傳景觀隨時間變化。在 ART 抑制期間，增殖細胞克隆中的前病毒不再與早期感染期間觀察到的一些激活組蛋白標記相關(guān)。然而，在病毒反彈感染期間，它們重新獲得了其中一些標記。這表明在 ART 抑制期間，轉(zhuǎn)錄活躍的前病毒的清除不足以抗衡細胞克隆增殖，這凸顯了需要額外的治療方法來靶向增殖細胞克隆中的持續(xù)性細胞亞群。
總之，這項研究為 HIV 儲存庫的復(fù)雜動態(tài)提供了有價值的見解。使用條形碼標記的 HIV-1 能夠在體內(nèi)全面評估病毒水平、譜系、整合位點、克隆增殖和前病毒表觀遺傳模式。這些發(fā)現(xiàn)強調(diào)了增殖細胞克隆在病毒持續(xù)存在中的重要性，并為治療干預(yù)提供了潛在靶點。未來的研究應(yīng)側(cè)重于進一步闡明增殖細胞克隆中病毒持續(xù)存在的機制，并開發(fā)消除 HIV 儲存庫的策略。
https://doi.org/10.1038/s41467-025-56771-4
