科学家研发出新装置可追踪T细胞中潜伏的科学HIV病毒

格莱斯顿研究所的研究者开发出追踪CD4+ T细胞中HIV的一种新型装置，它能够分析HIV感染单一T细胞的家研整个过程，尤其是发出在潜伏期的时候。这项研究对于理解HIV的新装T细潜伏期非常重要。相关研究刊登在近日的置可追踪国际杂志Lab on a Chip上。

科学家研发出新装置可追踪T细胞中潜伏的HIV病毒

格莱斯顿研究所的研究者开发出了一种新型装置，可以在CD4+ T细胞中追踪HIV的潜伏情况，这项研究对于理解HIV的科学潜伏期非常重要。当前的家研抗逆转录病毒药物并不能够杀灭HIV，仅仅可以控制其在血液中的发出水平。这就意味着感染HIV的新装T细人群必须维持一定量的药物使用才能够不发展为AIDS。相关研究刊登在近日的置可追踪国际杂志Lab on a Chip上。

HIV的胞中病毒潜伏期或许是我们成功清除该病毒的一个最大的屏障，现有的潜伏技术仅仅可以解开HIV潜伏期背后的细胞和病毒的机制，但是科学这对于研究含有潜在HIV的细胞来说并不有效。然而，研究者Weinberger小组开发出了一种新型系统，可以指挥并且暂停HIV感染的T细胞继续工作，这样就降低了HIV在T细胞间感染的能力。

追踪T细胞中潜伏的HIV病毒

研究者首先将T细胞装载于小管中，允许其在底部沉积，这使T细胞得到充足的营养和无压力状态。下一步，研究者倾斜装置，这样细胞就会滑到像通道一样的“微小手指”（ microscopic finger）中，然后T细胞吸附至小管壁上，最后研究者就可以观察到25个T细胞分别位于每一个通道中，这就将T细胞固定起来了，随后就可以观察HIV感染细胞的具体过程。

研究者表示，“我们完全有能力分析HIV感染单一T细胞的整个过程，尤其是在潜伏期的时候。未来，我们计划扩展这个装置使其包括一系列大的小管以及追踪HIV感染的通道，这样我们就能更好地追踪HIV，尤其是潜伏期HIV感染细胞的特征和过程了。”

“艾滋病毒的潜伏期也许就是全球34亿艾滋病患者消灭这种疾病的最大障碍，”Weinberger说，“目前进行关于HIV潜伏的细胞和病毒研究的工具技术，无法研究非常罕见的细胞，这些细胞隐藏在潜伏HIV病毒中的比例是百万分之一。而我们的这项技术则提出了一个清晰的思路，能用于了解单个细胞内如何调控HIV潜伏延迟的，这是通过追踪传统上一直难以监测的个体细胞。”

单细胞时差显微技术（Singe-cell, time-lapse microscopy），是用于追踪某些病毒感染，和描绘药物抗生素耐药性的一种先进技术，这种技术无法用于追踪CD4 T细胞中艾滋病病毒感染周期，尤其是潜伏状态下的CD4 T细胞，这是因为这些细胞是出了名的会躲避，它们自发的到处移动，粘附和脱离它们的邻居，因此要实时监控到单个HIV感染病毒几乎是不可能的。

不过，Weinberger博士研究组设计了一个巧妙的系统，能将HIV感染的T细胞悬浮在一个微小的手指状通道中，以减少它们的移动或从周围邻居中脱离下来。

“首先，我们将T细胞放到了一个小孔中，让它们定位在底部——底部充满了营养，能让细胞良好无压生长，”文章第一作者Brandon Razooky说，“接下来，我们倾斜装置，使细胞滑入微小的手指状通道，最后我们将装置恢复成原来的直立位置，锁定每个通道内的约25个T细胞，使其‘冻结’住。”

这一装置相比于目前的方法有几个方面的优点。首先，单个细胞被固定，所以研究人员可以利用单细胞时差显微技术实时追踪它们，其次每个T细胞都被悬浮在营养液中，与其它细胞密切接触，从而为感染细胞提供了接近最优的条件，使其能在病毒整个生命周期中都保持活性。

“这意味着，我们现在可以分析单个细胞中一个HIV感染的全过程了——尤其是在关键的潜伏阶段，关于这一阶段，我们知道的太少了，”Weinberger博士说，“未来，我们计划扩大这一装置，使其包括更多的孔和通道，更大规模追踪艾滋病毒感染。我们希望能利用这些信息，解开HIV潜伏背后的机制奥秘。了解了这些，就能制定新治疗方案，找到潜伏的病毒，让它们完全脱离病人，一劳永逸。”

Microwell Devices with Finger-like Channels for Long-Term Imaging of HIV-1 Expression Kinetics in Primary Human Lymphocytes

Brandon Razooky , Edgar Gutierrez , Valery H Terry , Celsa A Spina , Alex Groisman and Leor S Weinberger

A major obstacle in the treatment of human immunodeficiency virus type 1 (HIV-1) is a sub-population of latently infected CD4+ T lymphocytes. The cellular and viral mechanisms regulating HIV-1 latency are not completely understood, and a promising technique for probing the regulation of HIV-1 latency is single-cell time-lapse microscopy. Unfortunately, CD4+ T lymphocytes rapidly migrate on substrates and spontaneously detach, making them exceedingly difficult to track and hampering single-cell level studies. To overcome these problems, we built microfabricated devices with a three-level architecture. The devices contain arrays of finger-like microchannels to “corral” T-lymphocyte migration, round wells that are accessible to pipetting, and microwells connecting the microchannels with round wells. T lymphocytes that are loaded into a well first settle into the microwells and then to microchannels by gravity. Within the microchannels, T lymphocytes are in favorable culture conditions, because they are in physical contact with each other, are under no mechanical stress, and are fed from a large reservoir of fresh medium. Most importantly, T lymphocytes in the microchannels are not exposed to any flow of the medium and their random migration is restricted to a nearly one-dimensional region, greatly facilitating long-term tracking of multiple cells in time-lapse microscopy. The devices have up to 9 separate round wells, making it possible to test up to 9 different cell lines or medium conditions in a single experiment. Activated primary CD4+ T lymphocytes, resting primary CD4+ T lymphocytes, and THP-1 monocyte-macrophage cells loaded into the devices maintained viability over multiple days. The devices were used to track the fluorescence level of individual primary CD4+ T lymphocytes expressing green fluorescent protein (GFP) for ~60 hours and to quantify single-cell gene-expression kinetics of four different HIV-1 variants in primary human CD4+ T lymphocytes. The kinetics of GFP expression from the lentiviruses in the primary CD4+ T lymphocytes agree with previous measurements of these lentiviral vectors in the immortalized Jurkat T lymphocyte cell line.

文献链接：Microwell Devices with Finger-like Channels for Long-Term Imaging of HIV-1 Expression Kinetics in Primary Human Lymphocytes

(责任编辑：焦点)