Мікрофлюїдні пристрої виявляють експресію генів клітин, що містять латентний вірус. Цей мікроскопічний пристрій є одним із трьох, які разом відокремлюють окремі ВІЛ-інфіковані імунні клітини зі зразків крові та вловлюють їхній генетичний вміст у краплях для аналізу.
Лікування ВІЛ-інфекції залишається одним із найскладніших завдань у біомедицині, частково через те, що клітини, які містять вірусну ДНК у своїх хромосомах, зберігаються в умовах сильнодіючих ліків та імунної відповіді. Наразі дослідницька група вперше виділила окремі клітини з цих вірусних резервуарів і охарактеризувала їхню генну активність, запропонувавши потенційні нові стратегії лікування. «Це справді захоплююче», — каже Шерон Левін, яка очолює Інститут інфекцій та імунітету імені Пітера Доерті, і назвала результати одним із найбільш новаторських, представлених на 24-й Міжнародній конференції зі СНІДу. «Ці одноклітинні досягнення є великими».
Дослідники СНІДу досягли багатьох перемог відтоді, як хвороба виникла 42 роки тому, але лише чотири людини вважаються вилікуваними, і в них були ракові захворювання, які вимагали ризикованої трансплантації кісткового мозку. Трансплантати відновили їхню імунну систему за допомогою клітин, несприйнятливих до ВІЛ-інфекції.
Зусилля, спрямовані на розробку простіших і безпечніших ліків для інших 38,4 мільйонів людей, які живуть з вірусом, заважають фундаментальній перешкоді: ВІЛ зберігається в резервуарах клітин. Після проникнення в клітину людини та інтеграції своєї ДНК у хромосоми господаря ВІЛ залишається невидимим для атаки, якщо він не починає виробляти нові віруси. Антиретровірусне лікування пригнічує репродукцію ВІЛ, але чутливі тести показують, що навіть за найефективніших методів лікування невеликі популяції лейкоцитів, усіяних рецептором CD4, містять ДНК ВІЛ у латентному стані.
Дослідники використовували різні сполуки в так званій стратегії «шокуй і вбивай», яка пробуджує приховані віруси та або безпосередньо знищує клітини-господарі, або дозволяє імунній системі виконувати брудну роботу. Теоретично це має значно зменшити або навіть ліквідувати будь-які залишкові резервуари. Але люди, які припиняють антиретровірусну терапію після регулярного прийому, мають різке зростання рівня ВІЛ у крові протягом декількох тижнів.
На конференції зі СНІДу Елі Боріц, імунолог з Національного інституту алергії та інфекційних захворювань (NIAID), описав зусилля його команди, щоб краще зрозуміти схованки ВІЛ шляхом аналізу окремих клітин із вірусною ДНК у латентному стані. У попередніх дослідженнях було виділено ВІЛ всередині окремих клітин резервуару, але вчені не змогли оцінити генну активність клітини-господаря через Catch-22: вони могли лише визначити, чи була клітина заражена, спонукаючи вірус копіювати себе, що, в у свою чергу, ймовірно, змінив експресію клітинних генів.
Нова робота уникла цієї дилеми, використовуючи техніку, яка ізолює окремі інфіковані клітини, коли крихітні об’єми крові проходять через три мікрофлюїдні пристрої, розроблені фізиком Адамом Абате з Каліфорнійського університету в Сан-Франциско та біоінженером Ієном Кларком з Каліфорнійського університету в Берклі. По суті, пристрої проштовхують кров через канали в мікро чіпах, які затримують окремі клітини в краплях, дозволяючи їх розрізати, щоб інші інструменти могли зчитувати їхній генетичний матеріал.
«Це технологія, яка раніше не існувала» для досліджень ВІЛ, каже Мері Керні, дослідник ВІЛ/СНІД, яка зосереджується на резервуарах. Ліліан Кон, яка вивчає резервуари ВІЛ у Центрі дослідження раку Фреда Хатчінсона, каже, що розробка цієї нової технології вимагала «героїчних зусиль» і передбачає, що багато груп, включаючи її власну, використовуватимуть це в майбутньому.
Боріц і його колеги використовували пристрої для порівняння активних генів в окремих латентно інфікованих клітинах CD4 трьох ВІЛ-позитивних людей з клітинами CD4 трьох неінфікованих людей. Коли ген включається, його ДНК транскрибується в ланцюг інформаційної РНК (мРНК), який використовується для створення білка. Під час порівняння клітин CD4 дослідники проаналізували весь набір із майже 18 000 мРНК — транскриптом — і виявили дві чіткі закономірності: резервуарні клітини CD4 пригнічували сигнальні шляхи, які зазвичай викликають загибель клітин, і вони також активували гени, які заглушували сам вірус.
«Дивно, що ці клітини такі різні», — каже Матіас Ліхтерфельд, лікар-інфекціоніст із жіночої лікарні Бригама, який вивчає резервуари ВІЛ у людей, які десятиліттями контролюють свої інфекції без лікування.
Левін каже, що вона вже досліджує гени, які ідентифікувала команда Боріца, і цікавиться, чи може метод редагування геному, такий як CRISPR, знищити резервуари, наприклад, пошкодивши один із генів CD4, який блокує шлях загибелі клітин.
Ліхтерфельд каже, що в його лабораторії є неопубліковані роботи це також свідчить про те, що ці інфіковані клітини-резервуари мають особливі властивості, які роблять їх стійкими до імунної атаки. «Насправді дуже добре, як ми використали абсолютно різні технологічні підходи, але дійшли відносно схожих висновків», — каже він.
Боріц, чия група витратила 11 років на цей проект, каже, що результати мають «ідеальний сенс для цього туманного явища, про яке ми теоретизуємо під назвою латентний вірус». Йому особливо цікаво, що створює ці моделі експресії генів. Можливо, ці клітини CD4 є різними типами з особливими властивостями, які дозволяють їм переживати інфекцію довше, ніж іншим. Або ВІЛ-інфекція перетворює клітини на довговічні бункери. «Для нас надзвичайно важливо розібратися в цьому», — каже Боріц. «Можливо, ми могли б загальмувати цей механізм».
Підготував: Admin
