人類免疫缺陷病毒（HIV）是一種攻擊人體免疫系統的病毒。如果不加以治療，它會導致自身免疫缺陷綜合症（AIDS）。
與其他病毒一樣，當外來物質進入我們的身體時，免疫系統將其識別為「非我」並啟動免疫反應，由各種細胞、組織和器官共同識別、攻擊和消除那種異物。對於HIV病毒而言，它會首先通過樹突狀細胞進入人體。樹突狀細胞是一種免疫細胞，負責與外部環境接觸，在我們體內巡邏以尋找病原體並保護我們免受感染。
病毒的捕獲和傳播
樹突狀細胞負責處理外來蛋白質、分子或顆粒，並將它們呈遞給免疫系統T細胞，充當信使並啟動免疫反應。
幫助樹突狀細胞識別和結合病毒的一個關鍵因素是一組區分自我和非自我的膜蛋白。其中一種名為Siglec-1的蛋白質在HIV感染的早期階段起著關鍵作用，特別是在病毒的捕獲和傳播中。
當HIV進入人體時，它首先遇到黏膜表面並與各種分子結合。然後，表達Siglec-1的樹突狀細胞可以捕獲病毒並將其傳播給其他細胞，從而啟動免疫反應。但在這個運輸過程中，HIV-1病毒還可以使用樹突細胞作為載體來感染輔助性T細胞，也稱為CD4+細胞，在稱為轉染的過程中進一步傳播感染。這意味著，雖然它可以幫助啟動免疫反應，但它也可以促進感染。
雖然之前的研究，包括來自IrsiCaixa的研究，已經將Siglec-1確定為與HIV-1顆粒的特定分子結合的活化樹突細胞上的主要受體，但這種情況如何發生的具體機制仍然未知。了解Siglec-1在HIV免疫反應中的作用對於為HIV/AIDS患者開發有效的治療方法至關重要。
研究納米糰簇和隔室的形成
在一篇新文章中，一組研究人員描述了在樹突細胞中捕獲HIV-1病毒的潛在機制，以及Siglec-1在捕獲和運輸病毒顆粒中的作用。
這項研究發表在eLife上，由ICFO研究人員Enric Gutiérrez、Nicolas Mateos、Kyra Borgman和Felix Campelo開發，由ICREA教授Maria García-Parajo領導，與來自德國Trias i Pujol醫院和研究所的Susana Benet合作(IGTP)，IrsiCaixa愛滋病研究所的Itziar Ekizia、Núria Izquierdo-Useros和Javier Martínez-Picado，巴斯克大學(UPV)的Jon Nieto-Garai和Maier Lorizate以及維克大學(UVic)的Carlo Manzo。
使用超解析度顯微鏡和單粒子追蹤等尖端技術，該團隊已經能夠研究Siglec-1在樹突狀細胞膜上的空間組織及其在感染早期階段的關鍵作用。
有趣的是，該團隊發現樹突狀細胞的激活導致Siglec-1納米糰簇的形成，這有助於增強HIV樣顆粒的捕獲。最重要的是，病毒通過Siglec-1的納米糰簇結合，觸發了樹突狀細胞肌動蛋白細胞骨架的大規模全局轉化，最終導致形成一個單一的袋狀隔室，從而積累病毒。這個病毒隔室與導致愛滋病的病毒傳播和感染T細胞有關，但其形成背後的機制直到現在一直是個謎。
此外，研究人員發現，這些納米糰簇的組織和移動性受肌動蛋白聚合的調節，肌動蛋白聚合是一種在多種生物功能中發揮作用的關鍵細胞過程。他們還觀察到，這些納米糰簇的形成和病毒的限制發生在以RhoA活性為特徵的細胞膜特定區域，RhoA是一種在肌動蛋白聚合中也起作用的蛋白質。
超解析度顯微鏡的潛力
超解析度顯微鏡和單粒子追蹤方法的使用使研究人員能夠更好地了解調節病毒和細胞之間相互作用的機制，尤其是受體的分布和功能。「眼見為實！」ICREA教授在ICFO Maria García-Parajo指出。
「大多數病毒非常小，大小在100 nm左右，因此使用標準光學顯微鏡無法分辨。它們在細胞膜上結合的受體甚至更小。因此，使用超解析度顯微鏡和單分子成像方法至關重要，直接可視化病毒如何被細胞捕獲，並允許研究人員追蹤它們的命運，直到最終感染免疫細胞」。
IrsiCaixa研究員哈維爾·馬丁內斯-皮卡多(Javier Martinez-Picado)也評論說：「2012年，IrsiCaixa發現Siglec-1是一種關鍵蛋白，它在某些免疫細胞表面起著HIV附著受體的作用，促進了病毒在體內的傳播。然而，Siglec-1能夠在這些特定細胞中捕獲病毒的方式仍然是個謎。目前的結果有助於我們更準確地描繪出這些細胞捕獲HIV的情況，並幫助我們開發新的工具來阻斷這種機制。」
儘管Siglec-1在HIV-1感染的背景下的確切作用仍然是一個活躍的研究領域，並且需要進一步的研究來充分評估複雜的相互作用及其作為治療目標的潛力，但這些發現提供了寶貴的見解病毒與免疫系統之間複雜的相互作用。
參考來源：Enric Gutiérrez-Martínez et al, Actin-regulated Siglec-1 nanoclustering influences HIV-1 capture and virus-containing
compartment formation in dendritic cells, eLife
(2023). DOI: 10.7554/eLife.78836