整合素分子α4β7与gp120相互作用介导淋巴细胞定向迁移的机制及其与HIV-1易感性的相关性研究

HIV-1 gp120 was reported to interact with α4β7, an integrin mediating the homing of lymphoids to gut-associated lymphoid tissue (GALT). However, the precise roles played by α4β7 in HIV-1 infection remains to be defined. Our preliminary results have showed that the α4β7-binding site on HIV-1 gp120 is of great importance in maintaining viral infectivity. We also found that the migration activity of retinoic acid (RA)-treated peripheral blood mononuclear cells (PBMC) toward gp120 was significantly higher than that of PBMC without RA treatment, although significance varied between donors. This proposed project aims to investigate the mechanism underlying gp120-directed α4β7+ PBMC migration, and to compare the binding affinity between α4β7 and gp120 of different early transmitted HIV-1 strains. We also intend to study the heterogeneity of α4β7 expression in different individuals and its correlation with HIV-1 acquisition, as well as the impact of blocking gp120-α4β7 interaction on HIV-1 infection of human mucosal tissues. The outcoming results would provide valuable information to understand the significance of α4β7 in HIV-1 pathogenesis, particularly during the early stages of HIV-1 transmission.

整合素分子α4β7表达在淋巴细胞表面，其生理作用是介导淋巴细胞向肠相关淋巴组织的免疫效应部位归巢。艾滋病毒（HIV-1）包膜糖蛋白gp120可以与α4β7相互作用而增强病毒感染性，但目前对α4β7在HIV-1感染中所起的作用及机制仍不清楚。我们的前期研究表明：gp120上的α4β7作用位点对于维持病毒感染性非常重要；外周血淋巴细胞经激活表达α4β7后，朝gp120的迁移能力显著增强，迁移水平呈现依赖α4β7表达水平的个体差异。基于以上工作基础，本项目致力于研究gp120与α4β7相互作用介导的淋巴细胞定向迁移的机制；二者相互作用力的毒株差异及其与毒株传播适合度之间的关联；个体水平α4β7的表达差异及其与HIV-1易感性的相关性；以及在黏膜水平阻断gp120-α4β7相互作用对HIV-1复制的影响。本项目将深入了解α4β7在HIV-1致病过程中扮演的作用，有助于揭示HIV-1早期致病机制。

研究影响HIV-1黏膜感染的关键表面分子，有助于深入了解HIV-1致病机制并为防治提供新靶标。整合素分子α4β7表达在淋巴样细胞表面，其生理功能主要是介导细胞向肠相关组织的免疫效应部位归巢。研究表明HIV-1包膜蛋白gp120可与α4β7相互作用，但对该作用是否在HIV-1早期感染中发生作用还存在争议。本项目发现PBMC和CD4+ T淋巴细胞激活表达整合素α4β7后，朝gp120的迁移能力显著增强，并通过定点突变和特异性抗体抑制实验证明gp120与α4β7之间的相互作用增强了细胞迁移；在细胞系、原代细胞上深入研究了α4β7表达与病毒吸附和感染的相关性，利用不同种属的整合素分子、抗体封闭或慢病毒介导的shRNA干扰以及不同包膜蛋白包装的HIV-1假病毒，证实gp120-α4β7特异性相互作用介导了病毒的吸附和感染；发现不同传播/奠基（T/F）毒株利用α4β7的能力存在差异，而这些差异与包膜蛋白V2-V3区位点相关；利用体外培养的结直肠组织块实验证实，靶向阻断gp120-α4β7相互作用显著降低了HIV-1的感染水平，并通过受体表型分析发现α4β7在结直肠的淋巴细胞表面，与CD4、CCR5和CXCR4共表达，这类细胞亚群可能成为HIV-1早期黏膜感染过程中的最适靶细胞；此外，比较研究了其它黏附分子和受体在HIV-1黏膜感染中的作用及作为阻断靶标的可行性；提出和验证了以增强特定免疫细胞定向迁移来阻断黏膜性传播病毒HIV-1和HSV-2的免疫策略。本项目明晰了α4β7等作为吸附分子在HIV-1 早期感染中的作用，为深入了解HIV-1建立黏膜感染过程及防治提供了依据。