Получены новые данные о реактивации латентных резервуаров ВИЧ

Основной метод лечения ВИЧ-инфекции — антиретровирусная терапия (АРТ), которая подавляет репликацию вируса. Но при этом он сохраняется в организме в латентном состоянии, поэтому терапия назначается пожизненно. Латентное состояние ВИЧ напрямую связано с его способностью интегрировать свою ДНК в геномы клеток иммунной системы. Это происходит, в частности, в CD4+ T-клетках (Т-хелперах).

Если прервать АРТ, может произойти реактивация латентных очагов ВИЧ-инфекции. До сих пор было неясно, какие клеточные факторы этому способствуют. Исследования такого рода требуют изоляции инфицированных CD4+ Т-клеток, однако пока вирус пребывает в неактивном состоянии, нет никаких маркеров, позволяющих отличить их от неинфицированных. Дополнительную сложность создает очень малое количество инфицированных клеток: у пациентов, получающих АРТ, только одна из миллиона CD4+ T-клеток содержит ВИЧ.

Ученые из Йельского университета с коллабораторами разработали метод HIV SortSeq, позволяющий изолировать единичные CD4+ T-клетки, несущие ВИЧ-1 (схема метода представлена на видео). Они выделяли Т-клетки из образцов крови пациентов, инфицированных ВИЧ-1 и получающих АРТ, и активировали их ex vivo. Затем клетки фиксировали, обрабатывали флуоресцентными зондами, специфичными к РНК ВИЧ-1, и сортировали с помощью проточной цитометрии. Отобранные таким образом инфицированные Т-клетки подверглись подробному анализу. Чтобы понять, как изменились структура и активность генов в этих клетках, изучали их транскриптомы.

В Т-клетках, в которых произошла реактивация ВИЧ-1, ученые обнаружили апрегуляцию 395 генов. Среди них были гены, кодирующие РНК-связывающие белки, отвечающие за нонсенс-опосредованный распад и процессинг РНК и вирусную транскрипцию. Это говорит о важной роли как клеточной, так и вирусной транскрипции на ранней стадии реактивации экспрессии ВИЧ-1. В частности, была повышена экспрессия клеточных факторов IMPDH1 и JAK1, которые могут поддерживать экспрессию ВИЧ-1, а также IL2 и IKBKB, ответственных за выживание клеток.

Дальнейший анализ показал, что ДНК ВИЧ-1 интегрируется преимущественно в гены, ассоциированные с канцерогенезом, и это приводит к аберрантному сплайсингу. Например, в отсутствие ВИЧ-1 в клетке транскрибируются все экзоны гена NFATC3, а при интеграции вируса в этот ген происходит транскрипция только тех экзонов, которые лежат ниже сайта интеграции. В ходе дальнейших экспериментов на культуре человеческих Т-лимфоцитов Jurkat авторы выяснили, что за нарушением транскрипции хозяйских генов следует аберрантная трансляция белков, и за активацию этого процесса отвечают длинные концевые повторы (LTR) ВИЧ-1.

Ученые предположили, что ингибирование LTR приведет к подавлению аномальной экспрессии белка. Для этого они использовали систему CRISPR/dCas9 с гидовой РНК, специфичной к LTR ВИЧ-1. Экспрессия гена, в который интегрировался вирус, в инфицированных клетках Jurkat восстановилась до того же уровня, который наблюдался в неинфицированных.

Таким образом, реактивация ВИЧ-1 в CD4+ T-лимфоцитах связана с повышением уровня экспрессии генов, отвечающих за вирусную транскрипцию и выживание клеток. Преимущественная интеграция ВИЧ-1 в гены, ассоциированные с канцерогенезом, и изменение их транскрипции не приводит к развитию рака, но может обеспечивать более эффективную пролиферацию T-клеток. В работе показаны механизмы взаимодействия вируса с клеткой хозяина на транскриптомном уровне, что поможет выявить приоритетные мишени для терапии ВИЧ-инфекции.