“分子显微镜”在体内发现隐藏的艾滋病病毒

研究人员开发了一种先进的新探针,可以检测HIV在细胞内外的隐藏位置。 “这是一种奇妙的新技术,可以让我们在组织中可视化病毒,就像我们以前从未有过的那样,”免疫学家Richard Koup说,他是国家过敏和传染病研究所疫苗研究中心的副主任( NIAID)在马里兰州贝塞斯达,没有参与这项研究。 上周在国际艾滋病大会上透露的这种高功率分子显微镜的见解可能会澄清关于艾滋病病毒持续存在的关键问题,并最终阐明如何消除体内病毒。

迄今为止,组织中的HIV评估 - 称为原位分析 - 受到一个主要困难的阻碍。 最常见的探针,使用荧光标记或放射性标记来确定病毒在组织样本中的位置,有时难以区分目标-HIV RNA和DNA与周围细胞成分。 从本质上讲,标记可能会将细胞组织错误标记为病毒,从而产生背景噪音,从而导致分析失败。 美国马里兰州弗雷德里克市国家癌症研究所(NIAID的姐妹)弗雷德里克国家实验室的免疫学家Jake Estes说,这种新技术“噪音很小”,用它来制作各种猴子艾滋病病毒的高度详细图像。他在会议上提出的组织(上图)。

Estes与加利福尼亚州海沃德的Advanced Cell Diagnostics合作开发了该技术,修改了该公司现有的RNAscope产品,同时检测HIV RNA,DNA或两者。 RNA和DNA由与补体鸟嘌呤配对的核苷酸组成,例如,与胞嘧啶结合。 用于绘制HIV遗传物质的传统方法使用这些核苷酸的长串(称为寡聚体)来发现并结合样品组织中的DNA或RNA的互补链。 这些寡聚体用标记物标记,因此当它们到达目标时它们发出信号,允许研究人员创建精确位于病毒遗传物质分散在整个组织样本中的图像。 但是寡聚体是大且有些笨拙的分子,它们偶尔会与靶序列以外的细胞成分结合。

相比之下,Estes的新技术使用了更复杂的探测系统,几乎消除了这些错误。 本质上,该方法将寡聚体切成两半并将两半发送出去以找到目标序列。 如果连接两半的另外一个寡聚体与两者结合,它们的标记会亮起,这只发生在它们在目标上彼此相邻的情况下。 两种探针在艾滋病毒以外的任何一种情况下彼此相邻的概率非常低。

HIV是一种RNA病毒,但它也会转化为DNA形式,使其能够将其基因编织到人类染色体中。 与病毒学家杰弗里·利夫森合作的埃斯蒂斯也开发了一种DNAscope来观察这种被称为原病毒的HIV DNA - 它被整合到人体细胞中并且可以持续数十年而不会受到免疫系统或抗逆转录病毒(ARV)药物的攻击。 携带潜伏前病毒的感染细胞的“储存器”是ARV强大组合无法消除感染和治愈人类的关键原因。

Estes,Lifson和同事用艾滋病病毒的猿猴病毒感染了猴子,然后分析了身体许多部位的组织。 他们的RNAscope和DNAscope能够比以前的任何原位技术更清楚地区分含有原病毒,病毒RNA或甚至病毒外的病毒的细胞。 埃斯特斯说:“我们确信我们可以看到单个病毒体,并且具有精确的敏感性和特异性。” 为了仔细检查他们的工作,他们在他们的一个新图像中通过眼睛计算HIV病毒粒子,然后将他们的计数与病毒水平的有效测量进行比较。 “我们看到了很好的相关性,”埃斯蒂斯说。

致力于治愈感染的艾滋病毒/艾滋病研究人员面临着这些新范围有助于克服的一些障碍。 一个是有效ARV治疗患者血浆中缺乏可检测的病毒,这使得研究人员很难评估旨在治愈感染的干预是否有效。 有几种技术可以测量储层的变化,但每种技术都有新的范围可能能够补充的缺点。 另一个障碍是不确切地知道原病毒在身体的哪个位置隐藏。 如果新的探针可以帮助解决这个长期存在的谜团,他们可以改进缩小病毒库的尝试。 NIAID的Koup说:“如果我们能够以这种敏感性和特异性进入这些不同的组织中,看看病毒会发生什么,它将会回答很多问题。”