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啪啪啪时艾滋病是如何传染的?科学家首次用实时成像技术记录下重要过程!

(2018-10-08 08:56:40)
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分类: 生物、医药

视频:

https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzU1MTc5ODI2OQ==&mid=2247495079&idx=1&sn=38241bf83e04186a05eedcad975f6fd6&chksm=fb897935ccfef0230856120d9c2915594e7ef539ca0e0858af7a0af23e12d56e40aa40c0f21e&mpshare=1&scene=23&srcid=0929FZUfYLICmjAfXajK4OoE#rd

 

  

 

说起艾滋病,我们都知道它是由一种把人体免疫系统中最重要的CD4+ T淋巴细胞作为主要攻击对象的病毒引起的,主要通过性传播。


但是,可能大部分人都不知道的是,艾滋病通过性传播背后的确切机制到底是什么,科学家还不是很清楚。这也是艾滋病至今不能被治愈的主要原因之一。


今天,来自法国巴黎第五大学的Morgane Bomsel团队,发表在《细胞》旗下Cell Reports上的研究成果[1],Bomsel团队通过实时成像技术首次用8段视频记录下了HIV通过“性传播”的过程。被感染的T细胞将病毒传染给其他免疫细胞的过程,让人毛骨悚然。


啪啪啪时艾滋病是如何传染的?科学家首次用实时成像技术记录下重要过程!

Morgane Bomsel


接下来我就带大家一起看录像的截屏。

(看到这里是不是有点儿激动?赶紧看看旁边有没有人偷看。不过,最好不要跟奇点糕一样想多了。这个并不是一边啪啪啪,一边录的。当然,技术肯定也没达到那个水平。)


实际上,Bomsel团队是在实验室条件下重建了部分生殖组织,模拟了啪啪啪时HIV的传播过程。他们希望真正看到HIV的感染过程


为了便于观察,Bomsel团队用的HIV是携带绿色荧光蛋白的gag-iGFP HIV-1。在后面的动图和视频中,凡是看到的绿色,要么是HIV本身,要么是被HIV感染的免疫T细胞。其他颜色都是健康未被感染的生殖器官组织细胞。


先打个照面,简单的认识下。


啪啪啪时艾滋病是如何传染的?科学家首次用实时成像技术记录下重要过程!

绿色那个就是被HIV感染的T细胞,蓝色的那一群是没有被HIV感染的尿路上皮细胞


由于各种各样的原因,在啪啪啪的过程中,会有一些T细胞出现。如果这个T细胞恰巧是被携带绿色荧光蛋白的gag-iGFP HIV-1感染的话,我们看到的T细胞就是下面这个样子。


啪啪啪时艾滋病是如何传染的?科学家首次用实时成像技术记录下重要过程!


但是生殖器官组织一般都是有一层上皮细胞作为保护屏障的,T细胞一般是过不去,那HIV是如何从被感染的T细胞出来,再感染另一个人的呢?当然,还有一种方式是,T细胞外的HIV颗粒可以穿过上皮细胞进入人体内。不过这种方式的效率很低。更高效的进入方式如下图所示。


啪啪啪时艾滋病是如何传染的?科学家首次用实时成像技术记录下重要过程!

够不到,还差一点儿点儿~(红色的是未被感染的巨噬细胞)


看到了吗?那个被感染的T细胞突然长出一个爪爪,这个爪爪的学名叫做病毒学突触(virological synapse)。这个爪爪可厉害,它就是我在上面提到的高效传播感染机制,更厉害的是这个爪爪可以帮助病毒躲避药物的追杀


啪啪啪时艾滋病是如何传染的?科学家首次用实时成像技术记录下重要过程!

注意看,就在电光火石之间,一道绿色闪电击中了红色的巨噬细胞。

成功逃离T细胞,进入另一个细胞


不过,在人体内,T细胞里的HIV想要感染中间隔了一层上皮细胞的巨噬细胞就没那么容易了。那它又是如何突破上皮细胞这层屏障的呢?


啪啪啪时艾滋病是如何传染的?科学家首次用实时成像技术记录下重要过程!

蓝色是尿道上皮细胞,

整个传递过程看上去与上面的没啥区别


上图是被感染的T细胞通过病毒学突触给上皮细胞传递HIV的过程。乍一看,与前面两张给巨噬细胞传毒的过程似乎没啥区别。都是电光火石之间,一个病毒学突触形成,传毒成功。


当Bomsel团队看清真相的时候,还是吓了一大跳。

 

啪啪啪时艾滋病是如何传染的?科学家首次用实时成像技术记录下重要过程!

可以清晰看见病毒学突触穿过蓝色的上皮细胞


原来被感染的T细胞形成的病毒学突触可以直接穿过尿道上皮细胞,进入到被上皮细胞保护的基质而巨噬细胞就在上皮细胞后面等着吞噬透过来的异物。不知不觉中,巨噬细胞就被感染了


更让Bomsel团队吃惊的是,上皮细胞并没有被HIV感染。这就好像被包裹的HIV跟上皮细胞借了个道儿。病毒就这样大摇大摆过去了。不仅如此,被感染的T细胞会一路走,一路形成病毒学突触穿过上皮细胞传毒

 

啪啪啪时艾滋病是如何传染的?科学家首次用实时成像技术记录下重要过程!

被感染的T细胞到处游走,散播HIV病毒


 

啪啪啪时艾滋病是如何传染的?科学家首次用实时成像技术记录下重要过程!

一个可以清晰看见病毒学突触的连续静态图


在做完整个研究之后,Bomsel团队用下面这张示意图总结了她们的发现。

 

啪啪啪时艾滋病是如何传染的?科学家首次用实时成像技术记录下重要过程!

在啪啪啪之后的数周时间内,整个感染过程。绿色代表被感染的T细胞,以及形成的病毒学突触和被包裹的病毒;中间蓝色代表尿道上皮细胞;红色代表巨噬细胞;黄色代表基质;黄色小圆圈代表巨噬细胞释放的HIV;红色小圆圈代表潜伏在巨噬细胞里的HIV。


在啪啪啪之后的数周时间内,整个感染过程:

(1)被感染的T细胞与上皮细胞接触;

(2)病毒学突触形成;

(3)被包裹的HIV借道上皮细胞,进入基质,并被巨噬细胞吞噬;

(4)病毒整合到巨噬细胞基因组,并大量产生HIV;

(5)病毒不再活跃,潜伏在巨噬细胞内


这是科学家首次用实时成像技术记录下艾滋病性传播感染过程这也是科学家第一次知道被感染的T细胞是通过上皮细胞感染巨噬细胞的,而且上皮细胞本身不会被病毒感染。


这个研究还发现,在啪啪啪感染HIV之后,巨噬细胞就变成了病毒储存库。这也给药物研发带来了挑战,因为目前的大多数药物是靶向CD4 T细胞的HIV病毒的。包括近期香港大学团队刷爆朋友圈的新药也是[2]。


不过这个研究也给未来艾滋病的预防提供了一个新方向,研发靶向上皮细胞的黏膜HIV疫苗是很有必要的。如果能够阻止它们通过病毒学突触穿过上皮细胞进入基质,就可以预防艾滋病的性传播。


最后附上8个视频的合集

参考资料:

[1]. Fernando Real, Alexis Sennepin, et al. Live Imaging of HIV-1 Transfer across T Cell Virological Synapse to Epithelial Cells that Promotes Stromal Macrophage Infection[J]. Cell Reports, 2018.

[2]. Wu X, Guo J, Niu M, et al. Tandem bispecific neutralizing antibody eliminates HIV-1 infection in humanized mice[J]. The Journal of clinical investigation, 2018.


来源:奇点网

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