结合计算机建模和猕猴实验的新研究表明，人体的免疫系统主要通过抑制已经感染的细胞中的病毒产生来帮助控制人类免疫缺陷病毒（HIV）感染，同时杀死病毒感染的细胞，但仅限于细胞感染开始时的狭窄时间窗口期内。
“为了消除艾滋病毒，我们必须了解免疫系统如何试图控制感染，”洛斯阿拉莫斯国家实验室的理论生物学家Ruy M. Ribeiro说，他领导了支持这项研究的模型的开发。Ribeiro是发表在Nature Communications上的论文的通讯作者。
该研究小组包括洛斯阿拉莫斯高级研究员艾伦·佩雷尔森（Alan S. Perelson）和前洛斯阿拉莫斯博士后研究员，现在在弗雷德·哈钦森癌症研究中心（Fred Hutchinson Cancer Research Center）工作。他们在匹兹堡大学的合作者对感染猿猴免疫缺陷病毒（SIV）的猕猴进行了实验，以验证该模型。猴子感染SIV的行为方式与人类感染HIV的方式相同。
帮助免疫系统攻击HIV
“免疫系统不能消除HIV感染，”Ribeiro指出，“但确定它在某种程度上控制HIV的现有机制对于设计增强该机制的治疗方法非常重要。如果我们能够调节免疫系统以帮助更好地控制艾滋病毒，我们可能能够在某个时候治愈这种疾病。
自 1990 年代中期以来，在 Perelson 的全面领导下，洛斯阿拉莫斯一直是病毒感染（包括 HIV）建模的全球领导者。在Nature Communications的论文中，研究小组扩展了Ribeiro和其他人在洛斯阿拉莫斯发表的数学模型，该模型模拟了将被感染的细胞，已经感染的细胞和病毒的相互作用和生命周期。
新模型还模拟了免疫反应的潜在影响，包括杀死细胞，产生抑制病毒产生的蛋白质或帮助建立防御，防止病毒进入细胞。
解决有关HIV的悬而未决的问题
该研究特别关注一种由CD8 + T细胞介导的免疫反应，解决了HIV研究中的一个悬而未决的问题：这些T细胞是通过杀死HIV细胞还是通过触发人体细胞来部署对感染的防御来控制HIV？
“关于这种类型的T细胞是通过杀死受感染的细胞还是以某种方式控制病毒而不杀死受感染的细胞来控制感染，一直存在争议，因此我们正试图区分这些可能性和机制，”Ribeiro说。
答案是“两者兼而有之”。
为了分离T细胞的作用，洛斯阿拉莫斯团队运行了该模型，以预测用抗体和抗病毒药物治疗受感染猕猴群的效果。
一些猕猴接受了一种药物治疗，该药物旨在通过阻止病毒整合到猕猴细胞的DNA中来预防感染。这种被称为整合酶抑制剂的药物“揭示了病毒生命周期早期阶段的动态，这是我们在其他类型的治疗中不容易看到的，”Ribeiro说。“就好像我们用了显微镜一样。”
其他猕猴用一种抗体处理，该抗体会消耗CD8 + T细胞，从而消除它们在抵抗感染中的作用。第三组猕猴接受了两种治疗。
然后，洛斯阿拉莫斯团队运行该模型来分析猕猴数据，以确定不同免疫反应的影响。从模型中，他们推断出最相关的免疫机制，这些机制更接近于描述观察到的数据。
参考来源：
Benjamin B. Policicchio et al, CD8+ T cells control SIV infection using both cytolytic effects and non-cytolytic suppression of virus production, Nature Communications (2023). DOI: 10.1038/s41467-023-42435-8