白藜芦醇激活HIV-1潜伏感染的表观遗传学机制研究

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研究目的联合抗逆转录病毒疗法(combined AntiRetroviral Therapy,cART)是在广大科研人员和医学家们的共同努力下研发出能有效抑制人类免疫缺陷病毒1型(HIV-1)复制的治疗策略。此策略能将HIV-1控制在低于临床检测的水平,从而降低感染者死亡的风险,延长其生命周期。但是因为HIV-1潜伏感染贮存库的存在,导致HIV-1无法被彻底清除,感染者必须终生服药,以维持体内的病毒载量在检测水平以下。为了清除HIV-1潜伏库,科研人员研究多种治愈的策略,而当前被认为可行性最高的治愈策略是功能性治愈策略,其中“shock and kill”策略是受到科研工作者的广泛关注的一项。在“shock and kill”策略中,关键核心是“Shock”-激活剂,所以关于新的激活靶点和潜伏激活剂(LRAs)的研究是该策略成功的重中之重。白藜芦醇是存在于天然植物中的小分子化合物,在自然界中广泛存在,易于制备,并且作用靶点众多,通路广泛。根据本实验室前期研究发现白藜芦醇能激活HIV-1潜伏感染,而且能降低相关炎症因子表达,但具体的激活机制还有待深入研究。因此本课题研究主要针对白藜芦醇对HIV-1潜伏感染的激活作用进行研究,希望推动白藜芦醇发展为新型的潜伏感染激活剂。研究方法本实验通过设计不同浓度的白藜芦醇处理多个HIV-1潜伏感染模型,从而验证其激活效率,再通过一系列的原代细胞实验验证白藜芦醇对细胞的影响。按照治疗策略和药物评价的需要将白藜芦醇与多种经典的HIV-1潜伏激活剂联合使用评价其作用效果。进行上述功能性实验后,我们将继续深入研究白藜芦醇激活HIV-1潜伏感染的作用机制,通过质谱推测分析出相关的差异性靶标蛋白,利用Western blot检测白藜芦醇处理后靶标蛋白的含量差异,再使用检测试剂盒检测相关蛋白的酶活性,最后通过靶向性敲除目的蛋白基因,验证其蛋白对HIV-1潜伏感染的作用。研究结果我们设计不同浓度的白藜芦处理多个HIV-1潜伏感染模型,证明了白藜芦醇能激活HIV-1潜伏感染,并具有浓度依耐性。再通过细胞毒性实验得到白藜芦醇在不同HIV-1潜伏感染模型中的CC50,证明白藜芦醇的细胞毒性较低。白藜芦醇与多种LRAs联合使用,能增强对HIV-1潜伏的激活效果,具有良好的协同作用。为了研究白藜芦醇的安全性,我们用白藜芦醇处理PBMCs后,进行一系列的安全实验研究。结果表明在规定浓度范围内白藜芦醇不会引起T细胞的全局性激活、不会引起细胞因子释放和不会导致细胞的异常增殖。最后,我们通过质谱数据的分析,得到两个差异性的靶标蛋白HDAC1和KDM1。我们通过Western blot检测相关蛋白的表达量,证明白藜芦醇能降低KDM1的表达,上调组蛋白甲基化的蛋白标记的表达。再用相关的酶活性试剂盒检测这两种蛋白的酶活性,证明白藜芦醇能有效抑制HDAC1和KDM1的酶活性。接着使用siRNA靶向性敲除KDM1,发现敲低KDM1后,能激活HIV-1的潜伏。研究结论我们对上述实验结果进行综合分析,证明白藜芦醇能激活HIV-1潜伏感染,并具有明显的药物浓度依赖性;与其他LRAs联合使用能起协同作用,增强对HIV-1潜伏的激活效果。原代细胞实验显示,白藜芦醇不会导致T细胞的全局性激活和细胞因子风暴、细胞异常增殖,对细胞毒性较低,证明白藜芦醇的安全性较高,不会引起过度的细胞免疫反应。在机制研究中发现白藜芦醇能通过介导组蛋白的乙酰化和甲基化修饰,激活HIV-1潜伏。白藜芦醇不仅自身的细胞毒性低,安全性较好,具有激活HIV-1的作用,还能与LRAs联用产生协同作用的效果。其作用机制可能是通过表观遗传学上的修饰,而激活HIV-1的潜伏。白藜芦醇是HIV-1潜伏感激活剂的优秀候选化合物。
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