文章来源:奇点网
艾滋病,作为一种全球性的公共卫生挑战,长久以来一直受到广泛关注。它由人类免疫缺陷病毒(HIV)引发,这种病毒极为特殊,主要将人体免疫系统中扮演关键角色的 CD4+ T 淋巴细胞作为攻击目标。在众多传播途径中,性传播是艾滋病的主要传播方式,这一传播途径在全球范围内导致了大量的新增感染病例。
尽管性传播是艾滋病的主要传播途径,但令人遗憾的是,大部分人并不清楚其背后的确切机制,即便在科学界,这也是一个尚未完全明晰的领域。这种对性传播机制认知的不足,是艾滋病至今难以被彻底治愈的主要阻碍之一。攻克艾滋病的关键在于全面了解病毒的传播和感染过程,只有这样,才能研发出更有效的治疗方法和预防策略。
来自法国巴黎第五大学的 Morgane Bomsel 团队取得了重大突破。他们的研究成果发表在《细胞》旗下的 Cell Reports 上 。Bomsel 团队运用先进的实时成像技术,在艾滋病研究领域实现了一项创举 —— 首次用 8 段视频完整记录下了 HIV 通过 “性传播” 的过程。
在这些视频中,被感染的 T 细胞将病毒传染给其他免疫细胞的画面令人震撼,也为深入研究艾滋病性传播机制提供了直观且珍贵的资料。这一研究成果无疑为艾滋病的防治工作带来了新的曙光,后续有望基于此展开更深入的研究,推动艾滋病治疗和预防手段的革新。
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。)
Bomsel团队的研究建立在对艾滋病性传播机制深度探索的基础之上。为了实现这一目标,团队在严格的实验室环境下,运用先进的组织工程技术,精心重建了部分生殖组织。这并非一项简单的工作,研究人员需要模拟生殖器官的生理结构与细胞组成,力求最大程度地还原真实的生理环境。在完成生殖组织重建后,他们通过特定的实验设计模拟性行为场景,借助精准的实验控制,让HIV在模拟环境中进行传播,目的是为了捕捉到HIV感染的每一个关键步骤。
在实验观测环节,观察HIV的传播路径是一大挑战。为此,Bomsel团队选用了经过特殊改造的携带
绿色荧光蛋白的gag-iGFP HIV-1
。这种设计的精妙之处在于,利用绿色荧光蛋白的荧光特性,使得HIV在传播过程中能够被清晰地追踪。
在后续记录实验过程的动图和视频资料里,呈现出的绿色部分有着明确的指示意义,绿色既可能是自由状态下的HIV,也可能标记着已经被HIV成功入侵并感染的免疫T细胞。而画面中除绿色之外的其他颜色,则代表着依旧保持健康、尚未被HIV感染的生殖器官组织细胞。
先打个照面,简单的认识下。
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。
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。
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
。
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?
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。咋一看,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。
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
。
被感染的T细胞到处游走,散播HIV病毒
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。
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。