Die unvoreingenommene Omics-Methode findet in vivo Wirtsrestriktionsfaktoren für HIV

Bericht vom 7. August 2023

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von Justin Jackson, Medical Xpress

Untersuchungen des Walter Reed Army Institute of Research, Maryland, haben frühere Forschungsergebnisse zu Wirtsrestriktionsfaktoren bestätigt, die auf HIV-1 abzielen. In einem Artikel mit dem Titel „Single-cell transcriptomics identifiziert die Prothymosin-α-Restriktion von HIV-1 in vivo“, der in Science Translational Medicine veröffentlicht wurde, beschreiben die Autoren detailliert, wie Omics Zusammenhänge bei der Suche nach Heilungsstrategien aufdecken können.

Mittels Einzelzell-Transkriptomik wurden Proteine ​​identifiziert, die in den Zellen von 14 Patienten mit HIV-1-Infektion aktiv waren. Das Team grenzte eine mögliche Liste antiviraler Proteine, sogenannte Wirtsrestriktionsfaktoren, ein, indem es die Genexpression des Patienten mit der Menge an viraler RNA (vRNA) in einzelnen Zellen korrelierte. Diese Proteine, die Teil des angeborenen Immunsystems des Körpers sind, erkennen bestimmte Schritte im Replikationszyklus von Viren, greifen in diese ein und blockieren so Infektionen.

Das Team verglich außerdem die Sequenzierung eines Teilnehmers mit der höchsten Viruslast im Plasma. Dabei zeigte sich, dass die vRNA-Transkription umgekehrt mit der Expression des Gens PTMA korreliert, das für Prothymosin αlpha (ProTα) kodiert.

Dieser Zusammenhang wurde dann bei 28 weiteren Teilnehmern außerhalb der ersten Studie validiert. Die Überexpression von Prothymosin α in vitro bestätigte, dass dieser zelluläre Faktor die HIV-1-Transkription und die Produktion infektiöser Viren hemmt.

Die Forscher fanden heraus, dass HIV-1-RNA (vRNA) in einzelnen Immunzellen mit spezifischen klinischen Messungen korreliert. Mithilfe der Einzelzellanalyse identifizierten die Forscher Zellen mit vRNA von Teilnehmern im Stadium der akuten HIV-Infektion (AHI) und der antiretroviralen Therapie (ART).

Die vRNA+-Zellen wurden größtenteils innerhalb von CD4+-T-Zell-Untergruppen gefunden. Die Korrelationsanalyse ergab, dass die Häufigkeit von vRNA+ CD4+ T-Zellen positiv mit Messwerten wie der gesamten zellassoziierten HIV-1-DNA und der Plasmaviruslast assoziiert war. Dies legt nahe, dass das Vorhandensein von vRNA in diesen Zellen biologisch bedeutsam ist und mit den klinischen Parametern von HIV-1 zusammenhängt.

Als Bestätigung der Methode wurde die hervorgehobene ProTα-HIV-1-Restriktion bereits vor 17 Jahren von Forschern der Mount Sinai School of Medicine, New York, entdeckt und in einem Artikel mit dem Titel „Novel Function of Prothymosin Alpha as a Potent Inhibitor of Human“ beschrieben Genexpression des Immundefizienzvirus Typ 1 in primären Makrophagen“, veröffentlicht im Journal of Virology.

Die frühere Forschung beobachtete auch eine Infektion menschlicher T-Zellen mit HIV-1, die mit verringerten nachweisbaren Mengen an ProTα-mRNA einherging. Die Mount-Sinai-Studie ergab, dass die ProTα-Aktivität die HIV-1-Replikation in primären Makrophagen in dosisabhängiger Weise signifikant unterdrückte, jedoch kaum oder gar keine Wirkung auf HIV-1 in CD4+-T-Zellen hatte.

Die aktuelle Studie zeigt den Einsatz unvoreingenommener Omics-Technologien zur Identifizierung potenzieller antiviraler Faktoren wie ProTα für HIV-1 und anderer viraler Präventions- und Heilungsstrategien.

Mehr Informationen: Aviva Geretz et al., Single-cell transcriptomics identifiziert die Prothymosin-α-Restriktion von HIV-1 in vivo, Science Translational Medicine (2023). DOI: 10.1126/scitranslmed.adg0873

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