Cell-in-cell介导非易感细胞病毒感染及其免疫逃逸机制研究

Cell-in-cell process is a unique phenomenon that one or more living cells penetrate into another cell with the alteration of biological function of both host and invading cells, which arouse great interests. Recently,we have discovered a novel virus infection pathway that the invasion of lymphocytes carring virus (EBV or HIV)into unsusceptible epithelial cells led to high efficacy of virus infection to unsusceptible epithelial cells. Unlike conventional cell-to-cell infection pathway, this process was initiated by cell-in-cell structure formation and the infection occurred inside the host cell, which we defined "in-cell infection" model. We supposed that this infection model would not noly be associated with infection persistence, genome variation and tumorigenesis, but also be engaged in the immune escape of virus and epithelia-mesenchymal transition (EMT). In the present study, we intend to highlight the possibility that in-cell infection induces chromosome instability mediated by both cell-in-cell formation and subsequent virus infection, which in turn leads to the alteration of genome constitution and EMT efficacy of epithelial cells. To dissect the exact mechanisms of in-cell infection process and its significance will provide new theory to elucidate the epithelial cell-tumor cell transmission process, as well as strategy for the prevention of virus infection.

Cell-in-cell是指一个或多个细胞主动钻入其他细胞，并产生生物学效应的过程，成为近年关注的新热点。我们发现携带病毒的淋巴细胞（EBV或HIV）可以通过cell-in-cell过程将病毒带入其非易感上皮细胞，并产生持续感染，命名为in-cell infection，为研究病毒持续感染、变异和致癌提供了全新模式，也为病毒免疫逃逸、病毒致上皮细胞癌变规律提供了独特的切入点。本课题聚焦cell-in-cell自身诱导上皮细胞染色体不稳定与其继发介导的病毒感染再次诱导上皮细胞染色体不稳定的"双重打击"效应对被感染上皮细胞免疫基因群改变和上皮-间充质细胞转化（EMT）的影响，解析感染细胞和EMT细胞逃逸免疫监视的机理，不但对于病毒持续感染的防治提供新思路，也为进一步解析单个细胞水平上上皮细胞-癌细胞演化规律提供了独具特色的研究切入点，具有重要的基础和临床研究价值。

长期以来科学界普遍认为，病毒主要通过细胞上的受体作用感染相应的细胞，由于受体的限制，病毒感染呈现严格的细胞限制性，如EB病毒主要感染B淋巴细胞，HIV-1主要感染CD4+ T淋巴细胞。但在某些情况下，有些病毒也会出现在其非易感细胞中，如EB病毒感染鼻咽上皮细胞，HIV-1出现在艾滋病患者消化道上皮细胞中等。我们在筛选EB病毒阳性病人和艾滋病人的体内组织标本时，发现病毒阳性上皮细胞内常伴随cell-in-cell结构（一个或多个细胞完整进入另一个细胞的胞质形成的细胞套细胞的结构），因此推测cell-in-cell结构可能是EB病毒、HIV-1进入和感染上皮细胞的原因。我们利用上皮细胞以及EB病毒阳性的B淋巴细胞建立cell-in-cell研究模型，揭示了一种新的EB病毒传播途径，证明病毒可以在胞内由B淋巴细胞传递给上皮细胞并造成产出性感染，而这一过程发生在cell-in-cell形成后，且不依赖于早期的细胞间接触，是一种新的、不同于其他已报道的病毒感染方式，因此将其命名为in-cell infection（细胞胞内感染）。此外我们还发现cell-in-cell的过程可以诱导处于EB病毒潜伏感染状态B淋巴细胞内病毒的激活，这一过程并不需要外源刺激，并证实这一激活过程依赖于PI3K/AKT信号通路，而上皮细胞可以在in-cell infection发生后，继续产出嗜性和感染效率提升的EB病毒颗粒，进而感染其他健康的上皮细胞和B淋巴细胞，因此提出in-cell infection可能是一些病毒持续性感染的因素之一。.此外，以HIV-1为研究对象，研究in-cell infection 是否也可以介导HIV-1传播至上皮细胞的过程时，发现T淋巴细胞可以进入上皮细胞内部，但在cell-in-cell早期发生了迅速的胞内凋亡（emperitosis），从而导致其内部HIV-1的组分未能及时在T淋巴细胞膜表面组装成完整病毒颗粒而在凋亡过程中被降解，从而影响后续的病毒传输过程。且不同病毒在胞内的转运过程存在不同的机制，因此in-cell infection机制在不同的效靶细胞和病毒相互作用过程中，具有不同过程和产出。这些发现对进一步理解病毒感染模式、病毒的变异、慢性感染、病毒治疗和癌症发生提供了新视角，具有重要的生物学和医学价值。