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Nat Commun:重大进展!发现两种主要的HIV靶细胞

来源:本站原创 2021-04-23 12:12

2021年4月23日讯/生物谷BIOON/---目前仍然没有治愈HIV/AIDS的药物或疫苗,全世界仍然3700万人受到HIV感染。抗逆转录病毒疗法(ART)在控制HIV感染方面很有效,但是患者必须终生治疗,因此控制成本很高,并伴有ART相关的毒副作用。只有57%的HIV感染者接受ART治疗,每年有180万新增感染者。ART可以作为暴露前预防措施(PrEP)提供给健康的“高危”个体,从而有效减少HIV传播。然而,这并不是一个普遍的解决方案,因为在低收入国家很难获得PrEP,而西方国家的接受程度各不相同。此外,长期服用PrEP对健康个体的影响尚不清楚,可能与减少避孕套使用、增加性传播感染和伴随的生殖道炎症、增加HIV传播有关,特别是在撒哈拉以南非洲。此外,PrEP方案最近被证明在粘膜发炎的情况下是无效的。因此,仍然需要一种有效的疫苗和治愈方法。

组织单核吞噬细胞(MNP)专门从事病原体检测和抗原呈递。所有已知的组织MNP可分为表皮CD11c+树突细胞(DC)、朗格汉斯细胞(LC)、真皮cDC1(经典1型树突细胞)、cDC2(经典2型树突细胞)、CD14+自发荧光巨噬细胞和真皮非自发荧光CD14+细胞。组织MNP将HIV传递给它的主要靶细胞;CD4 T细胞。大多数MNP HIV传播研究都集中在上皮MNP上。然而,鉴于人们如今已知粘膜创伤和炎症与HIV传播密切相关,澳大利亚研究人员在一项新的研究中,探究了存在于所有人类肛门-生殖器组织和结肠组织的上皮下(固有层和真皮)中的不同MNP亚群的作用。相关研究结果近期发表在Nature Communications期刊上,论文标题为“Human anogenital monocyte-derived dendritic cells and langerin+cDC2 are major HIV target cells”。


这些作者利用流式细胞仪确定了每种真皮MNP亚群在人类肛门-生殖器组织和结肠组织(HIV传播发生的实际部位)中的相对比例,并同时利用腹部皮肤作为对照进行比较。他们还开发出一种方法来区分非自发荧光的CD14+CD1c−单核细胞源性巨噬细胞(monocyte-derived macrophage, MDM)和CD14+CD1c+单核细胞源性树突细胞(monocyte-derived dendritic cell, MDDC)。

所有MNP亚群都表达关键的HIV进入受体CD4,但是cDC1和LC表达非常低水平的HIV进入辅助受体CCR5,而且这两种MNP亚群也不同于其他的MNP亚群,因为它们表达的凝集素受体要少得多。LC仅表达langerin、DCIR、DEC205、Siglec-3和Siglec-9以及非常低水平的CLEC7A、CLEC4D和CLEC4E。cDC1表达的凝集素受体比LC略多,但一般比其他MNP亚群低,并且独特地表达CLEC9A。除了Langerin表达外,这些作者没有发现表达Langerin的cDC2和不表达Langerin的cDC2在细胞表面表达的分子方面有任何差异。

结合HIV的DC-SIGN之前被认为是一种DC标志物,被发现参与HIV捕获和转移到T细胞中。这些作者发现DC-SIGN并没有在任何一种DC亚群或CD14+CD1c+ MDDC中表达。它在体外自发荧光的巨噬细胞和体外衍生的MDDC中高度表达,在CD14+CD1c−MDM中低水平表达。类似地,作为一种在DC介导的HIV摄取中起着重要作用的凝集素,Siglec-1在自发荧光的巨噬细胞和体外MDM中高度表达,但在体外MDDC中较低表达,在cDC1和cDC2中也表达较低,在体外衍生MDDC中完全没有表达。此外,CLEC5A在cDC2和体外MDDC中表达非常高,但在其他CD14+细胞中表达较低。除此以外,所有CD14+体外衍生细胞显示出非常相似的表面表达谱。


利用流式细胞仪检测人真皮/固有层中的单核吞噬细胞(MNP)。图片来自Nature Communications, 2021, doi:10.1038/s41467-021-22375-x。

这些作者通过一系列实验发现MDDC可以从组织中迁移出来,而MDM驻留在组织中并不从组织中迁移出来。CCR7是DC向组织外迁移所需的关键趋化因子受体。相比于MDM,CCR7在MDDC表面上更高水平地表达。此外,利用Toll样受体(TLR)激动剂咪喹莫特(imiquimod)处理腹部皮肤组织会显著增加从组织中迁移出来的MDDC数量。

这些作者进一步观察到所有表达CD14的细胞(下称CD14+细胞)亚群都能高效地摄取HIV,但是MDDC显著摄入更多的HIV。他们还在阴茎海绵体中观察到与HIV相互作用的MDDC和MDM,这表明HIV能够穿过上皮表面,并与上皮下驻留的这些细胞相互作用。在此之前,人们已发现CD14+细胞在HIV传播中起作用,DC-SIGN是这些细胞表面上表达的一种关键的HIV结合受体而且是HIV摄取和转移到CD4 T细胞中所必需的,此外阻断源自血液CD14+单核细胞的MDDC表面上的DC-SIGN和甘露糖受体显著阻断HIV摄取。在这项新的研究中,这些作者发现在所有CD14+细胞中,相比于不摄取HIV的细胞,摄取HIV的细胞显著表达更高水平的Siglec-1;Siglec-1表达量最高的是自发荧光的组织驻留巨噬细胞,次之为MDM,再次之为MDDC。他们还发现Siglec-1抗体能够部分阻断HIV摄取,这进一步说明Siglec-1在CD14+细胞摄取HIV中的作用。不过,Siglec-1表达并不能解释为何MDDC能够比其他的CD14+细胞更有效地摄取HIV。

这些作者还发现MDDC比其他的CD14+细胞群体表达更高水平的CCR5,与更高的CCR5表面表达相对应的是,来自HIV感染的腹部MDDC培养物的上清液能够比其他的CD14+细胞群体感染更多数量的CD4 TZMBL细胞,因而具有更高的HIV感染水平。这些结果表明在所有CD14+细胞中,MDDC是最有效地将HIV转移到CD4 T细胞的CD14+细胞。

近期已发现位于上皮下的cDC2存在于人类肛门-生殖器皮肤组织的表皮中,它们优先与HIV相互作用,并将这种病毒传播给T细胞。在这项新的研究中,这些作者发现,与腹部皮肤相比,位于上皮下的langerin+cDC2在肛门-生殖器组织中显著富集。他们还通过使用实验室适应的和传播的HIV创始毒株,发现在2小时内,这些细胞摄取的HIV比langerin- cDC2和cDC1要多得多,并且在包皮外植体局部感染后,使用RNAscope可以看到它们与HIV在原位相互作用。相应地,它们在2小时内也比langerin-cDC2更有效地将HIV转移到CD4 T细胞。


真皮树突细胞的HIV摄取和第一阶段转移能力。图片来自Nature Communications, 2021, doi:10.1038/s41467-021-22375-x。

有趣的是,尽管langerin+ cDC2并不比langerin-cDC2表达更高水平的CCR5或CD4,但它们在96小时后产生了更高水平的HIV实验室适应性BaL毒株和传播的HIV创始毒株,表明它们支持更高水平的感染,不过,这些作者能够用AZT药物阻止这种效果。他们试图用langerin抗体阻断HIV摄取和向CD4+T细胞的转移,但不幸的是,由于能够从组织中提取的langerin+ cDC2数量非常少,这些实验被证明是不可能的。

综上所述,这些作者发现HIV能够穿过上皮表面,与肛门-生殖器外植体上皮下的MNP相互作用,并确定了HIV在性传播过程中可能遇到的人类肛门-生殖器组织和结肠组织中存在的全部MNP亚群。在此过程中,他们确定了两个更高效摄取HIV、被HIV感染并将这种病毒传播给CD4 T细胞的MNP亚群:CD14+CD1c+ MDDC和langerin+ cDC2。(生物谷 Bioon.com)

参考资料:

Jake W. Rhodes et al. Human anogenital monocyte-derived dendritic cells and langerin+cDC2 are major HIV target cells. Nature Communications, 2021, doi:10.1038/s41467-021-22375-x.

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