HIV-1感染細胞のインビボでの特徴を明らかにするマルチオミクス研究

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Cell Rep.2020 Jul;32(2):107887. S2211-1247(20)30868-8. doi: 10.1016/j.celrep.2020.107887.

HIV-1感染細胞のインビボでの特徴を明らかにするマルチオミクス研究

Multiomics Investigation Revealing the Characteristics of HIV-1-Infected Cells In Vivo.

Hirofumi Aso
Shumpei Nagaoka
Eiryo Kawakami
Jumpei Ito
Saiful Islam
Benjy Jek Yang Tan
Shinji Nakaoka
Koichi Ashizaki
Katsuyuki Shiroguchi
Yutaka Suzuki
Yorifumi Satou
Yoshio Koyanagi
Kei Sato

PMID: 32668246 DOI: 10.1016/j.celrep.2020.107887.

抄録

HIV-1感染を根絶するためには、HIV-1感染細胞のインビボでの詳細な特徴や不均一性を明らかにすることが重要である。本研究では、HIV-1産生細胞のインビボでの複数の特徴を明らかにするために、GFPをコードする複製コンピテントHIV-1を感染させた造血幹細胞移植ヒト化マウスモデルを用いて、HIV-1産生細胞のインビボでの複数の特徴を明らかにする。最近開発された技術を用いてマルチオミクス実験を行い、HIV-1感染細胞の特徴を明らかにしています。ゲノムワイドなHIV-1統合部位の解析から、転写活性の高いゲノム領域にウイルスが統合された細胞で生産的なHIV-1感染が起こる傾向があることを明らかにした。バルクトランスクリプトーム解析により、HIV-1感染細胞では高レベルのウイルスmRNAが転写されていることが明らかになった。さらに、単細胞トランスクリプトーム解析により、CXCL13細胞やインターフェロン刺激遺伝子の発現が低いサブグループを含むHIV-1感染細胞の不均一性が明らかになり、ウイルスの効率的なインビボ拡散に寄与していることが明らかになった。これらの知見は、HIV-1産生細胞のインビボでの複数の特徴を示しており、HIV-1治療薬開発の手がかりとなる可能性があると考えられる。

For eradication of HIV-1 infection, it is important to elucidate the detailed features and heterogeneity of HIV-1-infected cells in vivo. To reveal multiple characteristics of HIV-1-producing cells in vivo, we use a hematopoietic-stem-cell-transplanted humanized mouse model infected with GFP-encoding replication-competent HIV-1. We perform multiomics experiments using recently developed technology to identify the features of HIV-1-infected cells. Genome-wide HIV-1 integration-site analysis reveals that productive HIV-1 infection tends to occur in cells with viral integration into transcriptionally active genomic regions. Bulk transcriptome analysis reveals that a high level of viral mRNA is transcribed in HIV-1-infected cells. Moreover, single-cell transcriptome analysis shows the heterogeneity of HIV-1-infected cells, including CXCL13 cells and a subpopulation with low expression of interferon-stimulated genes, which can contribute to efficient viral spread in vivo. Our findings describe multiple characteristics of HIV-1-producing cells in vivo, which could provide clues for the development of an HIV-1 cure.