El vínculo dinámico entre los sitios de integración de los provirus y la propiedad funcional del genoma del huésped junto con las infecciones por VIH-1 asociadas con la terapia antirretroviral

Abstracto: 

(1. Antecedentes:El reservorio latente del VIH-1 que alberga provirus con capacidad de replicación es la principal barrera en la búsqueda de una cura para la infección por el VIH-1. La infección por VIH-1 en todas las etapas de la progresión de la enfermedad se asocia con activación inmunitaria y producción disfuncional de factores solubles proinflamatorios (citocinas y quimiocinas), y se espera que durante la infección por VIH-1, diferentes componentes inmunitarios y sistemas inmunológicos las células, a su vez, participan en respuestas inmunitarias y posteriormente activan vías biológicas posteriores. Sin embargo, actualmente no se comprende completamente la interacción funcional entre la integración del VIH-1 y la activación de las vías biológicas del huésped.

(2) Métodos: En este trabajo, utilicé genes dirigidos por provirus de conjuntos de datos publicados para buscar firmas inmunológicas enriquecidas y vías biológicas del huésped junto con infecciones por VIH-1 basadas en análisis de sobrerrepresentación de MSigDb y KEGG.

(3) Resultados: Observé que junto con las infecciones por VIH-1 asociadas con la terapia antirretroviral aparecían diferentes combinaciones de firmas inmunológicas de tipos de células inmunitarias y factores solubles proinflamatorios. Además, las vías de KEGG enriquecidas a menudo se relacionaban con "tipos específicos de cáncer", "sistema inmunológico", "enfermedades infecciosas virales" y "transducción de señales".

(4. Conclusiones: Las observaciones de este trabajo sugieren que los conjuntos de genes que albergan sitios de integración de provirus pueden definir células inmunitarias específicas y factores solubles proinflamatorios durante las infecciones por VIH-1 asociadas con la terapia antirretroviral.

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Palabras clave: virus de inmunodeficiencia humana tipo 1 (VIH-1); sitios de integración de VIH-1; Base de datos de firmas moleculares (MSigBb); interacción virus-huésped; infección e inmunidad

1. Introducción

La infección por VIH-1 tiene una progresión dinámica de la enfermedad asociada con una combinación de células inmunes, componentes inmunes y varios factores de restricción celular destinados a combatir las infecciones. Se sabe que la infección por VIH-1 induce una gran cantidad de factores solubles proinflamatorios que reclutan y activan células relacionadas con el sistema inmunológico innato en el sitio de la infección por VIH-1 para restringir la replicación y propagación de los virus. Aunque estos mecanismos de defensa comienzan en la etapa temprana de las infecciones por VIH-1, el VIH-1 aún logra completar su ciclo de vida y establecer reservorios latentes.

Se ha demostrado que varios genes del huésped, los llamados genes de integración recurrentes [1–3], son frecuentemente atacados por el VIH-1 en individuos infectados. Sin embargo, el mecanismo que lleva los sitios de integración del VIH-1 a estos genes de integración recurrentes y el significado biológico de este fenómeno aún no están claros. Sin embargo, un estudio notable intentó responder a esta pregunta mostrando la interacción entre la selección de los sitios de integración del VIH-1 y las vías funcionales asignadas por diferentes procesos biológicos en las células huésped [4]. Sus hallazgos implicaron que el posible mecanismo que conduce a la integración del VIH-1 en los genes de los puntos calientes puede ocurrir en el nivel de la propiedad funcional del genoma formado por un grupo de genes en lugar de un gen en sí.

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Como continuación de este concepto, en este trabajo busqué cualquier vínculo funcional entre los genes dirigidos a los provirus y la inmunidad del huésped junto con las infecciones por VIH-1. Utilicé los genes del huésped a los que se dirigen los provirus [5,6] como lista de genes de entrada. Esta lista de genes incluía sitios de integración recuperados de controladores de élite [6] e individuos infectados por VIH-1-y sometidos a terapia antirretroviral (TAR) [5]. Es de destacar que los sitios de integración publicados por Einkauf et al. (2022) [5] se recolectaron longitudinalmente de individuos infectados por el VIH-1-, lo que nos permitió seguir cómo evoluciona el reservorio del VIH-1 durante el período de TAR. Según el análisis de sobrerrepresentación, observé que diferentes firmas inmunológicas se enriquecían junto con las infecciones por VIH-1 asociadas con el TAR. Por el contrario, pocas firmas inmunológicas se enriquecieron en los controladores de élite. Además, los conjuntos de genes enriquecidos participaron principalmente en vías biológicas relacionadas con "tipos específicos de cáncer", "sistema inmunológico", "enfermedades infecciosas virales" y "transducción de señales". Finalmente, descubrí que las firmas inmunológicas enriquecidas fueron aportadas por genes dirigidos a provirus que están asociados con productos genéticos del VIH-1 o afectan la replicación e infectividad del VIH-1. En conjunto, estos hallazgos parecieron parecerse al concepto de la teoría de redes [7–9] de que genes dirigidos a provirus involucrados en funciones biológicas similares pueden formar una comunidad (consulte una "firma" en este estudio) para satisfacer la necesidad de inmunidad del huésped durante diferentes períodos de infecciones por VIH-1 asociadas con el TAR. Basándome en esta lógica, propuse una hipótesis de que podría haber una interacción dinámica entre los sitios de integración del VIH-1 y la propiedad funcional del genoma del huésped: la frecuencia de integración del VIH-1 podría usarse como sustituto de conjuntos de genes, que puede definir tipos de células inmunitarias específicas y factores solubles proinflamatorios durante la infección por VIH-1.

2. Materiales y métodos

2.1. Adquisición y procesamiento de conjuntos de datos públicos

Los sitios de integración de VIH-1 se obtuvieron de Jiang et al. (2020) [6] para controladores de élite y Einkauf et al. (2022) [5] para personas infectadas por VIH-1-pretratamiento (virémicas) y pacientes sometidos a un período corto (1 año) y largo (7,5 a 12 años) de TAR. Un total de 232 sitios de integración de 64 controladores de élite aplicados por Jiang et al. (2020) [6] fueron analizados en este estudio. Entre ellos, 103 sitios fueron insertados por provirus intactos. Los sitios de integración recuperados de los controladores de élite se superpusieron en el genoma_humano_GENCODE_v32.bed publicado por el proyecto GENCODE [10] para determinar si la inserción de cada VIH{{20} } la integración es genética o no genética ejecutando el comando intersect con las opciones predeterminadas proporcionadas en bedtools [11]. Dado que se observó que múltiples provirus se integraban en la misma posición genómica, al final se liberaron 104 genes dirigidos a provirus; entre ellos, 22 genes fueron atacados por provirus intactos. Un total de 1270 genes dirigidos a provirus de 6 pacientes (P1: 468 sitios de integración; P2: 149 sitios de integración; P3: 128 sitios de integración; P4: 94 sitios de integración; P5: 305 sitios de integración; P6: 125 sitios de integración) utilizados en Einkauf et al. (2022) [5] fueron seleccionados para este estudio. En total, 317 sitios de integración que caen en la categoría de individuos infectados por VIH-1-pretratamiento (virémicos) produjeron 121 genes dirigidos a provirus, 396 sitios de integración que caen en la categoría de pacientes sometidos a un período corto (1 año) del TAR produjo 149 genes dirigidos a provirus, y 557 sitios de integración que entran en la categoría de pacientes sometidos a un período prolongado (7,5 a 12 años) de TAR produjeron 176 genes dirigidos a provirus. Entre ellos, se encontraron 26 genes intactos dirigidos a provirus en individuos infectados por VIH antes del tratamiento, 6 genes intactos dirigidos a provirus en pacientes sometidos a un período corto de TAR, y 14 genes intactos dirigidos a provirus en pacientes sometido a un largo período de ART. Las listas de los genes de entrada utilizados para el análisis se muestran en la Tabla 1; Los genes a los que se dirigen los provirus intactos se resumen en la Tabla S26.

Tabla 1. Lista de genes de entrada.

Tabla 1. Continuación

Tabla 1. Cont.

Tabla 1. Cont.

Tabla 1. Cont.

2.2. Datos y análisis bioinformáticos

2.2.1. Análisis de sobrerrepresentación de MsigDb

Las firmas inmunológicas enriquecidas se calcularon utilizando el paquete R clusterProfiler (Versión 4.4.1) [12,13] con la función enriquecedora y las opciones predeterminadas. El análisis de sobrerrepresentación [14] se realizó utilizando conjuntos de genes de firma inmunológica C7 seleccionados en la base de datos de firmas moleculares (MsigDb) [15-17] como referencia. Solo se seleccionaron las firmas inmunológicas enriquecidas con valores de p (ajustados mediante el método de Benjamini-Hochberg) inferiores a 0.05. Las lecturas de los análisis de sobrerrepresentación generados en este estudio se seleccionaron en Materiales complementarios. Los factores ricos [13] se calcularon además para representar la puntuación de enriquecimiento para cada firma inmunológica enriquecida (Figura 1c) dividiendo GeneRatio por BgRatio con las líneas de comando que se describen a continuación.

>MsigDb_archivo_de salida$GeneRatio<-as. numeric(gsub("(\\d+)/(\\d+)", "\\1", MsigDb_output_file$GeneRatio, perl = T))/as.numeric(gsub("(\\d+)/(\\d+)", "\\2", MsigDb_output_file$GeneRatio, perl = T)) # Convert GeneRatio to numerical variables. >MsigDb_archivo_de salida$BgRatio<-as.numeric(gsub("(\\d+)/(\\d+)", "\\1", MsigDb_output_file$BgRatio, perl = T))/as. numeric(gsub("(\\d+)/(\\d+)", "\\2", MsigDb_output_file$BgRatio, perl = T)) # Convert BgRatio to numerical variables. >Archivo MsigDb_salida_<-MsigDb_output_file %>% dplyr::mutate(rich_factor=GeneRatio/BgRatio) # Calcular factores ricos.

Figura 1. Se enriquecieron firmas inmunológicas distintas en individuos infectados con VIH-1-y en controladores de élite. (a) Diagrama de Venn que representa la superposición de genes de entrada en individuos infectados por VIH-1-y controladores de élite. Los genes compartidos entre diferentes grupos de genes de entrada se enumeran en la Tabla S27. (b) Mapa de calor de conglomerados que representa firmas inmunológicas enriquecidas en individuos infectados con VIH-1-y controladores de élite. Los paréntesis colocados debajo de la columna indican el estado del TAR ("lt" se refiere a individuos-1-infectados por VIH sometidos a un período prolongado de TAR; "st" se refiere a individuos-1-infectados por VIH sometidos a un período corto de TAR; "ut" se refiere a individuos infectados por VIH antes del tratamiento-1-) seguido de la cantidad de firmas inmunológicas enriquecidas. La escala de colores representa la magnitud del enriquecimiento representado por los factores ricos. (c) Diagramas de caja que representan el enriquecimiento de firmas inmunológicas representadas por factores ricos. Los comandos ejecutados para calcular factores ricos se describen en Materiales y métodos. La significación estadística se calculó mediante la prueba de Wilcoxon en R con opciones predeterminadas. (d) Diagrama de Venn que representa la superposición de firmas inmunológicas enriquecidas en individuos infectados por VIH-1-y controladores de élite. Los números rojos indican la cantidad de firmas inmunológicas enriquecidas únicas. (e) Mapa de calor de conglomerados que representa la frecuencia de tipos de células inmunes presentes en firmas inmunológicas enriquecidas únicas en individuos infectados con VIH-1-y controladores de élite. Los paréntesis colocados debajo de la columna indican la cantidad de tipos de células inmunitarias contadas en las firmas inmunológicas enriquecidas. (f) Gráfico de barras apiladas que representa la proporción de las diferentes composiciones de tipos de células inmunitarias en personas infectadas por VIH{{10}} antes del tratamiento y en pacientes que reciben TAR. Los paréntesis colocados debajo de la columna indican la cantidad de tipos de células inmunitarias contadas en las firmas inmunológicas enriquecidas. La significancia estadística se calculó utilizando la prueba de chi-cuadrado de Pearson en R con opciones predeterminadas, * p Menor o igual a 0.05, ** p Menor o igual a 0. 01, *** p Menor o igual a 0,001, **** p Menor o igual a 0,0001. ARTE; terapia antirretroviral. CE; Controladores de élite. HSC; células madre hematopoyéticas. células NK; Son células asesinas naturales. PBMC; Células mononucleares de sangre periférica.

En particular, después de realizar el análisis de sobrerrepresentación de MsigDB, se recopilaron términos de tipos de células inmunes y factores solubles proinflamatorios que se muestran en los nombres estándar de las firmas inmunológicas enriquecidas para realizar cálculos estadísticos adicionales. Según el cuadro de linaje de células sanguíneas publicado en los módulos de capacitación SEER del sitio web de los NIH (https://training.seer.cancer.gov/leukemia/anatomy/lineage.html (consultado el 10 de septiembre de 2022)), los tipos de células inmunitarias se clasificaron en 16 grupos, a saber, (1) células B, incluidas las células plasmáticas, (2) basófilos, (3) células T CD4, (4) células T CD8, (5) eosinófilos, (6) células epiteliales y endoteliales, (7) eritroblastos, (8) células madre hematopoyéticas (HSC) y progenitoras, (9) células maestras, (10) megacariocitos, (11) células mieloides, (12) células neuronales, incluida la microglía, (13) neutrófilos, (14) asesino natural (NK), (15) células mononucleares de sangre periférica (PBMC) y (16) esplenocitos. El grupo (8) de células madre hematopoyéticas (HSC) y progenitores incluía células madre y timocitos; Las células mieloides del grupo (11) incluían células dendríticas derivadas de la médula ósea, macrófagos derivados de la médula ósea, células dendríticas, macrófagos derivados de monocitos y macrófagos. Los porcentajes o abundancias de firmas de tipos de células inmunes y factores solubles proinflamatorios del número total de firmas inmunológicas enriquecidas se representaron como mapas de calor de grupo generados utilizando el paquete R ComplexHeatmap [18] con opciones predeterminadas. Todos los gráficos presentados en este manuscrito se generaron en R con opciones predeterminadas.

Para obtener firmas inmunológicas enriquecidas con genes seleccionados al azar y el genoma completo, se recuperaron genes codificadores de proteínas en humanos del genoma_humano_GENCODE _v32. bed lanzado por el proyecto GENCODE [10], y el comando R sample_n() (con reemplazo) se ejecutó para seleccionar aleatoriamente 150, 250, 350, 450, 550, 650 y 1000 genes humanos, o Todos los genes codificadores de proteínas se utilizaron para realizar el análisis de sobrerrepresentación de MSigDb descrito anteriormente.

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2.2.2. Análisis de sobrerrepresentación de la vía KEGG

Las rutas KEGG enriquecidas se calcularon realizando un análisis de representación de la ruta KEGG utilizando el paquete R clusterProfiler [12] con el límite del valor p igual a 0.5. Basado en las jerarquías de KEGG BRITE documentadas en https://www.genome. jp/kegg/brite.html, consultado el 2 de octubre de 2022, cada vía enriquecida se asignó a su clasificación KEGG BRITE correspondiente para generar los gráficos de las Figuras 2b-d. Es de destacar que, para crear la Figura 2c, las vías KEGG enriquecidas que se encontraron en todos los factores del grupo III (las llamadas "dichas compartidas" en el panel de la figura) se separaron primero de aquellas que solo estaban presentes en los factores individuales del grupo III, y luego las Se creó el mapa de calor del clúster.

Figura 2. Estuvieron presentes diferentes composiciones de firmas de factores solubles proinflamatorios junto con las infecciones por VIH-1 asociadas con el TAR. (a) Mapa de calor de grupo que representa la abundancia de factores solubles proinflamatorios presentes en firmas inmunológicas únicas enriquecidas en individuos infectados por VIH-1-y controladores de élite. Los paréntesis colocados debajo de la columna indican el número de factores solubles proinflamatorios del total de firmas. (b) Mapa de calor de grupo que representa la abundancia de cada clasificación KEGG BRITE que alberga vías enriquecidas relacionadas con factores del grupo II en individuos infectados por VIH-1-después de un período corto (st) y largo (lt) de TAR. (c) Mapa de calor de grupo que representa la abundancia de cada clasificación de KEGG BRITE que alberga vías enriquecidas relacionadas con factores del grupo III en individuos infectados por VIH-1-después de un largo período de TAR. Las vías enriquecidas que se encontraron en todos los factores del grupo III (las llamadas "hsaID compartidas") se separaron de otras vías enriquecidas exclusivas de los factores individuales del grupo III para crear el mapa de calor del grupo. (d) Diagrama de Venn que muestra la superposición de las vías de KEGG enriquecidas representadas por hsaID entre los factores del grupo II y del grupo III. (e) Mapa de calor del grupo que representa la frecuencia de las clasificaciones de KEGG BRITE que albergan vías enriquecidas entre los factores del grupo II y del grupo III. ARTE; terapia antirretroviral. CE; Controladores de élite. "hsaID"; Identificación del Homo sapiens (humano).

2.2.3. Determinación de genes dirigidos a provirus que interactúan con el VIH-1

Se utilizó la base de datos de interacción humana VIH-1 (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/genome/virus/retroviruses/HIV-1/interactions/, consultada el 30 de octubre de 2022) para verificar si los genes dirigidos a los provirus interactúan con el VIH-1 o no. Esta base de datos documenta todas las interacciones conocidas del VIH-1 y genes humanos que, según se ha informado, afectan la replicación e infectividad del VIH-1, así como las interacciones entre los productos genéticos del VIH-1 y las proteínas de la célula huésped, o proteínas de organismos patógenos asociados con el VIH-1/SIDA [19-21].

2.2.4. Estadísticas

Todas las pruebas estadísticas se realizaron en R con opciones predeterminadas. Los detalles se proporcionan cuando corresponde en el texto principal.

3. Resultados

3.1. Se enriquecieron diferentes firmas inmunológicas junto con las infecciones por VIH-1 asociadas con el TAR

En total, 121, 149 y 176 genes de personas infectadas por el VIH-1-pretratamiento (ut), personas infectadas por el VIH-1- sometidas a un período corto de TAR (st) y aquellas sometidas a un período prolongado de ART (lt) [5], respectivamente, y se emplearon 104 genes de controladores de élite [6] (Tabla 1) para realizar un análisis de sobrerrepresentación. Algunos de los genes de entrada se compartieron entre los controladores ut, st, lt y elite (Figura 1a y Tabla S27). En total, 8 (Tabla S1), 65 (Tabla S2), 152 (Tabla S3) y 22 (Tabla S4) firmas inmunológicas se enriquecieron en individuos infectados por VIH-1-pretratamiento, individuos infectados por VIH-1- sujetos a un período corto de TAR, aquellos sometidos a un período largo de TAR y controladores de élite, respectivamente (Figura 1b). Es esencial enfatizar que debido a la falta de datos de expresión correspondientes a los sitios de integración utilizados en este trabajo, calculé factores ricos [13] (ver Materiales y métodos), en lugar de puntajes netos de enriquecimiento, para representar la intensidad del enriquecimiento. Utilicé 150, 250, 350, 450, 550, 650 y 1000 genes seleccionados al azar (datos no mostrados) y el genoma completo como controles en el análisis de sobrerrepresentación para validar la importancia de la puntuación del factor rico (Figura 1c ). Ninguna de las firmas inmunológicas se enriqueció con 150, 250, 350, 450, 650 y 1000 genes (datos no mostrados), y una firma inmunológica se enriqueció con 550 genes seleccionados al azar (factor rico: 3,681). Aunque se enriquecieron 4872 firmas inmunológicas utilizando el genoma completo (factor rico: mediana, 1,162; media, 1,154), los factores ricos medidos en individuos infectados por VIH-1-(tanto antes del tratamiento como que recibían TAR) y en controladores de élite mostraron significancia en comparación con controles (Figura 1c, controles: 550 genes y hg38 etiquetados en el panel de la figura), lo que indica que las firmas inmunológicas detectadas en este estudio se enriquecieron significativamente.

3.2. Se observaron diferentes combinaciones de firmas de células inmunitarias junto con las infecciones por VIH-1 asociadas con el TAR

De acuerdo con el hallazgo de que los genes dirigidos a provirus enriquecían firmas inmunológicas específicas junto con las infecciones por VIH-1 asociadas con el TAR, investigué continuamente si estas firmas enriquecidas podrían asignar tipos de células inmunes específicas y factores solubles proininflamatorios que se indican en la hipótesis de este trabajo. Recuperé firmas inmunológicas enriquecidas de forma única en personas infectadas por VIH-1-antes del tratamiento (sin embargo, 6 firmas, 75 %), personas-1-infectadas por VIH sometidas a un breve período de TAR (st, 39 firmas, 60 %) , personas infectadas con VIH-1- sometidas a un largo período de tratamiento antirretroviral (lt, 128 firmas, 84%) y controladores de élite (15 firmas, 68%) (Figura 1d). A partir de ellos, conté la aparición de nombres de tipos de células inmunes en los nombres estándar de las firmas inmunológicas enriquecidas una por una (Figura 1e,f). Además, clasifiqué los tipos de células inmunitarias en 16 grupos según el cuadro de linaje de células sanguíneas publicado en los módulos de capacitación SEER del sitio web de los NIH (los subtipos de células en cada categoría de células se describen en Materiales y métodos). Es importante señalar que el TAR interrumpe la progresión del VIH-1/SIDA; la composición de los tipos de células inmunes observadas aquí fue en condiciones fisiológicas de infección por VIH-1 asociadas con el TAR. Primero, se encontró una mayor variedad de tipos de células inmunes en individuos infectados por VIH- 1- sometidos a un largo período de TAR (lt, 132 términos de células inmunes) (Figura 1e,f); entre ellos, las células T CD4 (encontradas 40 veces, 30,3%) mostraron la frecuencia más alta, seguidas de las células mieloides (encontradas 35 veces, 26,5%) (Figura 1e, f). Esta composición de firmas de células inmunes mostró una diferencia entre individuos infectados por VIH-1-pretratamiento (sin embargo, encontrado 7 veces) y pacientes sometidos a un período corto de TAR (st, encontrado 42 veces) (Figura 1e,f, chi de Pearson -prueba del cuadrado). La composición de las firmas de las células inmunitarias en los controladores de élite (encontradas 14 veces) fue única en individuos infectados por VIH antes del tratamiento-1-y en pacientes tratados con TAR (Figura 1e). Es de destacar que la proporción del grupo "células B" estaba altamente enriquecida en los controladores de élite en comparación con los pacientes tratados con ART (encontrado 3 veces, 21,4%) (Figura 1e); mientras que, en los pacientes tratados con TAR, mostró una disminución en las personas infectadas por el VIH-1- sometidas a un período corto (encontrado 7 veces, 16,7%) y largo (encontrado 9 veces, 6,8%) (Figura 1e ,F). El grupo "células B" no se encontró en firmas inmunológicas enriquecidas únicas en individuos infectados por VIH-1-pretratamiento (Figura 1e,f). Las células T CD4, el principal tipo de células reservorio del VIH-1, mostraron un aumento en su proporción junto con las infecciones por VIH-1 asociadas con el TAR (ut, encontrado 1 vez, 14,3%; st, encontrado 9 veces, 21,4 %; lt, encontrado 40 veces, 30,3%). Sin embargo, se observó una regresión de la presencia de células T CD8 (ut, encontradas 1 vez, 14,3%; st, encontradas 6 veces, 14,3%; lt, encontradas 11 veces, 8,3%) después de un largo período de TAR (Figura 1e,f). El pico más alto de la proporción de la firma de células mieloides se encontró en individuos infectados por VIH-1-sometidos a un período corto de TAR (se encontró 15 veces, 35,7%). Además, la proporción de células mieloides entre individuos infectados por VIH antes del tratamiento (encontrados 2 veces, 28,6%) y pacientes sometidos a un período prolongado de TAR (encontrados 35 veces, 26,5%) fue comparable (Figura 1f). Curiosamente, la presencia de la firma de células NK se observó en personas infectadas por VIH-1-antes del tratamiento (se encontró 1 término, 14,3%) y en personas infectadas por VIH-1-sometidas a un largo período de TAR (se encontró 4 veces, 3%) (Figura 1f). En conjunto, estos hallazgos sugieren que diferentes combinaciones de células inmunitarias con una variedad cada vez mayor estuvieron presentes junto con las infecciones por VIH-1 con TAR.

3.3. Se observaron diferentes combinaciones de firmas de factores proinflamatorios solubles junto con infecciones por VIH-1 asociadas con el TAR

Siguiendo con la lógica anterior, también conté las apariciones de los nombres de los factores solubles proinflamatorios, incluidas citocinas y quimiocinas, en cada firma inmunológica enriquecida única (Figura 2a), y descubrí que 1, 8, 33 y 6 inmunológicas únicas las firmas contenían los nombres de factores proinflamatorios solubles en personas infectadas por el VIH-1-pretratamiento, personas infectadas por el VIH-1- sometidas a un período corto de TAR, aquellas sometidas a un período prolongado de TAR y controladores de élite, respectivamente ( Figura 2a). Además, agrupé estos factores solubles proinflamatorios según su aparición en individuos infectados por VIH-1-: los factores del grupo I, incluidos IL4 e IL12, estuvieron presentes en individuos infectados por VIH-1-antes del tratamiento y durante todo el proceso de infección (Figura 2a); Los factores del grupo II, incluidos CXCR5, IFNG, IFNB, IL10 y TGFB, estuvieron presentes en individuos infectados por VIH-1-sometidos a TAR independientemente del período (Figura 2a); y los factores del grupo III, incluidos CXCL4, IFNA, IL1, IL2, IL6, IL7, IL15, IL18 y TNF, aparecieron solo después de un largo período de TAR (Figura 2a). Para investigar más a fondo cada grupo de factores solubles proinflamatorios, busqué vías KEGG enriquecidas por genes recuperados de firmas inmunológicas enriquecidas únicas con los factores solubles proinflamatorios correspondientes (Figura 2b, c). No se observó una separación clara de las vías de KEGG enriquecidas relacionadas con los factores del grupo II entre individuos infectados por VIH-1- sometidos a un período corto y largo de TAR (Figura 2b), lo que implica que el enriquecimiento de estas vías fue irrelevante para el período de tratamiento. terapia. Sin embargo, las vías enriquecidas en "tipos específicos de cáncer" a menudo se asociaron con IFNB (lt), CXCR5 (st) e IFNG (lt); las vías enriquecidas en "transducción de señales" y "sistema inmunológico" estaban más relacionadas con IL10 (st) e IFNB (st); Las vías enriquecidas en "enfermedades infecciosas virales" estaban más relacionadas con CXCR5 (st) (Figura 2b). En cuanto a los factores del grupo III, las vías de "transducción de señales", "sistema inmunológico" y "enfermedades infecciosas virales" prevalecieron para cada factor soluble proinflamatorio en este grupo (Figura 2c, la primera columna de la izquierda). Vías en "transporte de membrana" (hsaID uniq. IL12), "biosíntesis y metabolismo de glicanos" (hsaID uniq. IL17), "moléculas de señalización e interacción" (hsaID uniq. IL1), "metabolismo de carbohidratos" (hsaID uniq. CXCL4), "replicación y reparación" (hsaID uniq. CXCL4) y "enfermedad endocrina y metabólica" (hsaID uniq. CXCL4) se volvieron específicas de los factores solubles proinflamatorios indicados (Figura 2c). Al comparar las vías de KEGG enriquecidas entre los factores del grupo II y del grupo III, más de la mitad (61 vías) de las vías eran comunes (Figura 2d). Entre ellos, "enfermedad infecciosa viral", "sistema inmunológico" y "transducción de señales" fueron las tres clasificaciones principales de KEGG BRITE compartidas en ambos grupos de factores (Figura 2e). Las vías enriquecidas en la clasificación "tipos específicos de cáncer" solo se encontraron en los factores del grupo II (Figura 2e). En conjunto, estos hallazgos sugieren que diferentes combinaciones de factores solubles proinflamatorios participaron en la inmunidad junto con las infecciones por VIH-1 asociadas con el TAR.

beneficios de cistanche-fortalecer el sistema inmunológico

Para verificar si las vías enriquecidas involucradas en "tipos específicos de cáncer", "sistema inmunológico", "transducción de señales" y "enfermedades infecciosas virales" eran realmente necesarias durante las infecciones por VIH-1, retiré todos los genes presentes en estos cuatro Clasificaciones KEGG BRITE de la lista de genes de entrada (Tabla 1) y repitieron el análisis de sobrerrepresentación realizado en la Figura 1b. Primero, observé que la mayoría de los genes presentes en "tipos específicos de cáncer", "sistema inmunológico" y "enfermedades infecciosas virales" son comunes, mientras que los genes presentes en "transducción de señales" parecían ser distintos de las otras tres clasificaciones. (Figura 3a). Curiosamente, los genes presentes en estas cuatro clasificaciones de KEGG BRITE estaban restringidos a individuos infectados por VIH-1-que recibían TAR y eran específicos de diferentes períodos de tratamiento (Figura 3 be), excepto los genes rapgfe2 y ppp3cc. El gen rapgfe2 se observó durante todo el período de infecciones por VIH-1 (Figura 3e), y ppp3cc apareció después de que los pacientes recibieron TAR (Figura 3c-e). El gen cyth1 se encontró en personas infectadas por VIH-1-pretratamiento y en pacientes sometidos a un largo período de TAR; Será necesario realizar más investigaciones para determinar si la ausencia de cyth1 en personas infectadas por VIH-1- sometidas a un breve período de TAR (Figura 3e) se debe a razones técnicas o es biológicamente relevante. Además, se obtuvo una cantidad menor de firmas inmunológicas enriquecidas con menor importancia como genes en estas cuatro clasificaciones KEGG BRITE y se retiraron (Figura 3f-g) (Tablas S5-S12). Además, en individuos infectados por VIH-1- sometidos a un largo período de TAR, varias firmas de factores solubles proinflamatorios (IL4, IL6, IL7, IL15, IFNG) estuvieron presentes con poca frecuencia (Figura 3h), especialmente cuando los genes involucrados en " transducción de señales" (Figura 3h, columna 5). Consistentemente, el mismo patrón también estuvo presente en el gráfico de correlación (Figura 3j). Sin embargo, las firmas relacionadas con IL3, IL12 e IL18 no se vieron afectadas (Figura 3h). Otras firmas parecían ser aleatorias (IFNA) o ligeramente afectadas (CXCL4, CXCR5, IFNB, IL1, IL2, IL10, IL35, TGFB) cuando se retiraron genes en diferentes clasificaciones de KEGG BRITE (Figura 3h, columnas 1 a 5). El impacto de los genes recuperados de individuos infectados con VIH-1-sometidos a un período corto de TAR fue menor (Figura 3h), lo que provocó una clara separación de dos grupos principales entre períodos cortos y largos de TAR (Figura 3h). Sin embargo, todavía se observó una correlación disminuida en individuos infectados por VIH-1-sometidos a un breve período de TAR cuando se les quitaron genes del "sistema inmunológico" (Figura 3i).

="" 0.05,="" **="" p="" ≤="" 0.01,="" ****="" p="" ≤="" 0.0001.="" art;="" antiretroviral="" therapy.="" ec;="" elite="" controllers.="" hiv="" is;="" hiv="" integration="" sites.="" alt="Figure 3. Impact of enriched KEGG pathways involved in " cancer-specific="" types",="" "immune="" system",="" "signal="" transduction",="" and="" "infectious="" disease="" viral"="" in="" hiv-1-infected="" individuals="" subjected="" to="" art.="" (a)="" venn="" diagram="" representing="" the="" overlap="" of="" the="" genes="" present="" in="" enriched="" kegg="" pathways="" involved="" in="" the="" four="" kegg="" brite="" classifications.="" (b–e)="" cluster="" heatmap="" representing="" the="" presence="" of="" the="" genes="" in="" enriched="" kegg="" pathways="" related="" to="" "cancer-specific="" types"="" (b),="" "immune="" system"="" (c),="" "infectious="" disease="" viral"="" (d),="" and="" "signal="" transduction"="" (e)="" in="" hiv-1-infected="" individuals="" before="" art="" (ut)="" and="" after="" a="" short="" (st)="" or="" a="" long="" period="" (lt)="" of="" art,="" and="" in="" elite="" controllers.="" (f)="" numbers="" of="" immunologic="" signatures="" enriched="" by="" either="" a="" complete="" list="" of="" input="" genes="" (all="" genes)="" or="" a="" gene="" list="" with="" the="" removal="" of="" the="" genes="" in="" the="" four="" kegg="" brite="" classifications="" in="" hiv-1-infected="" individuals="" after="" a="" short="" (st)="" or="" a="" long="" period="" (lt)="" of="" art.="" (g)="" violin="" plots="" representing="" the="" distribution="" of="" adjusted="" p-values="" corresponding="" to="" immunologic="" signatures="" enriched="" by="" either="" a="" complete="" list="" of="" the="" genes="" (all="" genes)="" or="" a="" gene="" list="" with="" the="" removal="" of="" the="" genes="" in="" the="" four="" kegg="" brite="" classifications.="" statistical="" significance="" was="" calculated="" using="" the="" wilcoxon="" test="" in="" r="" with="" default="" options.="" (h)="" cluster="" heatmap="" representing="" the="" abundance="" of="" proinflammatory="" soluble="" factor="" signatures="" enriched="" by="" either="" a="" complete="" list="" of="" the="" genes="" (all="" genes,="" column="" 1="" and="" column="" 6)="" or="" a="" gene="" list="" with="" the="" removal="" of="" the="" genes="" in="" the="" four="" kegg="" brite="" classifications="" in="" hiv-1-infected="" individuals="" after="" a="" short="" (st,="" columns="" 7–10)="" or="" a="" long="" period="" (lt,="" columns="" 2–5)="" of="" art.="" (i,j)="" correlation="" plots="" representing="" the="" pearson="" correlation="" calculated="" based="" on="" the="" abundance="" of="" proinflammatory="" soluble="" factors="" in="" hiv-1-infected="" individuals="" after="" a="" short="" (i)="" or="" a="" long="" period="" (j)="" of="" art.="" ns="" >="" 0.05,="" **="" p="" ≤="" 0.01,="" ****="" p="" ≤="" 0.0001.="" art;="" antiretroviral="" therapy.="" ec;="" elite="" controllers.="" hiv="" is;="" hiv="" integration="" sites.="" width="495" height="656" border="0" vspace="0" style="width: 495px; height: 656px;">

Figura 3. Impacto de las vías de KEGG enriquecidas involucradas en "tipos específicos de cáncer", "sistema inmunológico", "transducción de señales" y "enfermedades infecciosas virales" en individuos infectados por VIH-1-sometidos a TAR. (a) Diagrama de Venn que representa la superposición de los genes presentes en las vías KEGG enriquecidas involucradas en las cuatro clasificaciones KEGG BRITE. ( b – e ) Mapa de calor de grupo que representa la presencia de genes en vías KEGG enriquecidas relacionadas con "tipos específicos de cáncer" (b), "sistema inmunológico" (c), "enfermedad infecciosa viral" (d) y "transducción de señales". " (e) en personas infectadas por VIH-1-antes del TAR (ut) y después de un período corto (st) o largo (lt) de TAR, y en controladores de élite. (f) Número de firmas inmunológicas enriquecidas por una lista completa de genes de entrada (todos los genes) o una lista de genes con la eliminación de los genes en las cuatro clasificaciones KEGG BRITE en individuos infectados por VIH-1-después de un breve (st ) o un período prolongado (lt) de ART. ( g ) Gráficos de violín que representan la distribución de valores p ajustados correspondientes a firmas inmunológicas enriquecidas por una lista completa de genes (todos los genes) o una lista de genes con la eliminación de los genes en las cuatro clasificaciones de KEGG BRITE. La significación estadística se calculó mediante la prueba de Wilcoxon en R con opciones predeterminadas. (h) Mapa de calor de grupo que representa la abundancia de firmas de factores solubles proinflamatorios enriquecidos por una lista completa de genes (todos los genes, columna 1 y columna 6) o una lista de genes con la eliminación de los genes en las cuatro clasificaciones de KEGG BRITE en VIH -1-individuos infectados después de un período corto (st, columnas 7–10) o largo (lt, columnas 2–5) de TAR. (i,j) Gráficos de correlación que representan la correlación de Pearson calculada en función de la abundancia de factores solubles proinflamatorios en individuos infectados por VIH-1-después de un período corto (i) o largo (j) de TAR. NS > 0.05, ** p Menor o igual a 0,01, **** p Menor o igual a 0,0001. ARTE; terapia antirretroviral. CE; Controladores de élite. El VIH ES; Sitios de integración del VIH.

3.4. La mayoría de las firmas inmunológicas enriquecidas resultaron de conjuntos de genes que interactúan con el VIH-1

Como planteé la hipótesis de que la frecuencia de integración del VIH-1 podría usarse como sustituto de conjuntos de genes para definir tipos de células inmunitarias específicas y factores solubles proinflamatorios necesarios durante las infecciones por VIH-1, probé si existe alguna conexión. presente entre la integración del VIH-1 y los genes objetivo. Si este es el caso, espero que las firmas inmunológicas requeridas se enriquezcan con los conjuntos de genes que muestran interacciones de proteínas con productos genéticos del VIH-1 o afectan la replicación e infectividad del VIH-1; mientras que otros conjuntos de genes que no interactúan con el VIH-1 no son responsables del enriquecimiento de ninguna firma inmunológica durante las infecciones por VIH-1. Para verificar esta hipótesis, separé los genes de entrada que interactúan con el VIH-1 de otros que no interactúan con el VIH-1 (ver Materiales y métodos) y observé que el 38,8% (47 genes de 121 genes ), se ha informado que el 40,5 % (60 genes de 148 genes), el 37,5 % (66 genes de 176 genes) y el 29,8 % (31 genes de 104 genes) de los genes interactúan con el VIH.-1 en personas infectadas por VIH-1- antes del tratamiento, personas infectadas por VIH-1- sometidas a un período corto de TAR, aquellas sometidas a un período prolongado de TAR y controladores de élite, respectivamente. La mayoría de los genes mostraron interacciones con los genes gag-pol del VIH-1, seguidos por el gen tat, el gen env y el gen nef; Se encontró que pocos genes dirigidos al VIH-1-interactuaban con los genes vpr, vif, rev y vpu del VIH-1 (Figura 4a).

Además, realicé un análisis de sobrerrepresentación en ambos subconjuntos de genes de entrada (interactúan con el VIH-1 o no) y descubrí que el enriquecimiento de las firmas inmunológicas fue contribuido principalmente por los genes que interactúan con el VIH-1 ( Figura 4b) (Tablas S14 y S16). Solo una pequeña proporción de firmas inmunológicas se enriqueció con genes que no interactúan con el VIH-1 (Tablas S15 y S17) (Figura 4b). En particular, los genes que interactúan con el VIH-1 en individuos infectados con VIH-1-pretratamiento solo fueron responsables de una pequeña proporción de las firmas inmunológicas enriquecidas (Figura 4b) (Tabla S13). Ninguna de las firmas inmunológicas se puede enriquecer utilizando genes que no interactúan con el VIH-1 en individuos infectados por VIH-1-antes del tratamiento (Figura 4b). Curiosamente, los factores ricos mostraron un aumento en el número de personas infectadas por el VIH-1- sometidas a TAR, independientemente de si se informó que los genes dirigidos a los provirus interactúan con el VIH-1 o no (Figura 4c). Además, solo se observó una variedad de firmas de células inmunitarias utilizando genes que interactúan con el VIH-1 en pacientes que recibieron un período corto (145 períodos) y un período largo (59 períodos) de TAR (Figura 4d), asemejándose a circunstancias similares usando un lista completa de genes de entrada. Por el contrario, se encontró una combinación deficiente de tipos de células inmunitarias en firmas inmunológicas enriquecidas que utilizan genes que no interactúan con el VIH-1 (Figura 4d). Consistentemente, la mayoría de las firmas de factores solubles proinflamatorios estaban presentes en firmas inmunológicas enriquecidas utilizando una lista completa de genes de entrada y genes que interactúan con el VIH-1 en individuos infectados sometidos a TAR (Figura 4e). Se observó una pequeña proporción de firmas de factores solubles proinflamatorios o ninguna firma de factores solubles proinflamatorios utilizando los genes que no interactúan con el VIH-1 y utilizando los genes recuperados de individuos infectados con VIH-1-pretratamiento (Figura 4e) . En conjunto, estos hallazgos indican que las firmas inmunológicas enriquecidas en individuos infectados por VIH-1-y sometidos a TARV se debieron principalmente a conjuntos de genes que interactúan con el VIH-1.

Figura 4. Conjuntos de genes dirigidos al VIH-1-que interactúan con el VIH-1 contribuyeron a enriquecer las firmas inmunológicas junto con las infecciones por VIH-1 asociadas con el TAR. (a) Mapa de calor de conglomerados que representa la frecuencia de genes dirigidos a provirus que interactúan con el VIH-1. Los paréntesis colocados debajo de la columna indican el número total de genes dirigidos a provirus que interactúan con el VIH-1. (b) Mapa de calor de conglomerados que representa firmas inmunológicas enriquecidas en individuos infectados con VIH-1-y controladores de élite. Dentro de los paréntesis, +HIV y −HIV indican genes dirigidos a provirus que interactúan con el VIH-1 o no, respectivamente. El número indica la cantidad de firmas inmunológicas enriquecidas. La escala de colores representa la intensidad del enriquecimiento representado por los factores ricos. (c) Diagramas de caja que representan el enriquecimiento de firmas inmunológicas representadas por factores ricos. Los comandos ejecutados para calcular factores ricos se describen en Materiales y métodos. La significación estadística se calculó mediante la prueba de Wilcoxon en R con opciones predeterminadas. (d) Gráfico de barras apiladas que representa la proporción de tipos de células inmunitarias presentes en firmas inmunológicas enriquecidas en personas infectadas por VIH-VIH-1-. La significación estadística se calculó mediante la prueba de chi-cuadrado de Pearson en R con opciones predeterminadas. Dentro de los paréntesis, +HIV y −HIV indican genes dirigidos a provirus que interactúan con el VIH-1 o no, respectivamente. El número indica la cantidad de tipos de células inmunes contados en firmas inmunológicas enriquecidas. (e) Mapa de calor de grupo que representa la abundancia de factores solubles proinflamatorios presentes en firmas inmunológicas enriquecidas en individuos infectados por VIH-1-. Dentro de los paréntesis, +HIV y −HIV indican genes dirigidos a provirus que interactúan con el VIH-1 o no, respectivamente. El número indica la cantidad de factores solubles proinflamatorios del número total de firmas inmunológicas enriquecidas. NS > 0.05, * p Menor o igual a 0.05, ** p Menor o igual a 0.01 , *** p Menor o igual a 0,001, **** p Menor o igual a 0,0001. "Utah"; pretratamiento. "calle"; corto período de ART. "es"; largo período de ART. ARTE; terapia antirretroviral. CE; Controladores de élite. HSC; células madre hematopoyéticas. células NK; Son células asesinas naturales. PBMC; Células mononucleares de sangre periférica.

4. Discusión

En este trabajo, me centré en la posible interacción entre los genes del huésped a los que se dirigen los provirus y la propiedad funcional del genoma del huésped. Basándome en el análisis de sobrerrepresentación de los genes a los que se dirigen los provirus, observé por primera vez que diferentes firmas inmunológicas únicas se enriquecían junto con las infecciones por VIH-1 asociadas con el TAR (Figura 1b). Además, se presentó un aumento en la variación en los tipos de células inmunes en individuos infectados por VIH-1-sometidos a un largo período de TAR (Figura 1e,f), lo que refleja un entorno con respuestas inmunes complicadas. Dado que con el tiempo se reclutan diferentes tipos de células relacionadas con el sistema inmunitario innato en el sitio de la infección por VIH-1, revelar las alteraciones de las células inmunitarias junto con las infecciones por VIH-1 puede ser esencial para comprender la evolución del VIH. -1 embalses. Como se muestra en este trabajo, diferentes composiciones de tipos de células inmunes estaban presentes en firmas inmunológicas enriquecidas únicas en individuos infectados por VIH-1-pretratamiento, pacientes infectados por VIH-1-tratados con ART y controladores de élite (Figura 1e,f ). Esta observación también puede vincularse a diferentes composiciones de factores solubles proinflamatorios junto con las infecciones por VIH-1 asociadas con el TAR, como se observa en este trabajo (Figura 2a).

Este estudio demostró que estaban presentes diferentes combinaciones de firmas de factores solubles proinflamatorios en diferentes etapas del TAR. Observé que CXCR5, IFNB, IFNG, IL10 y TGFB se encontraron en firmas inmunológicas enriquecidas en individuos infectados por VIH-1-sometidos a un período corto y largo de TAR (Figura 2a). CXCL4, IFNA, IL1, IL2, IL6, IL7, IL15, IL18 y TNF se observaron solo en firmas inmunológicas enriquecidas en individuos infectados por VIH-1-sometidos a un largo período de TAR (Figura 2a). Se observaron pocos factores solubles proinflamatorios en individuos infectados por VIH-1-y en controladores de élite antes del tratamiento (Figura 2a). De hecho, se sabe desde hace mucho tiempo que las infecciones por VIH-1 provocan una desregulación del perfil de citoquinas [22]. Se necesitarán más investigaciones para comprender la estrategia inmune que utiliza diferentes composiciones de factores solubles proinflamatorios para interferir con la evolución de un reservorio latente del VIH-1. Las vías de KEGG enriquecidas por conjuntos de genes relacionados con factores de los grupos II y III se incluyen principalmente en las clasificaciones de KEGG BRITE "tipos específicos de cáncer", "enfermedades infecciosas virales", "sistema inmunológico" y "transducción de señales" (Figura 2 be). Es esencial señalar que los conjuntos de genes de estas cuatro clasificaciones de KEGG BRITE estaban restringidos a individuos infectados por VIH-1-sometidos a un período corto y largo de TAR, y la mayoría de ellos eran específicos de diferentes períodos de tratamiento, lo que indica que la selección de la integración proviral puede ser específica de la progresión de la enfermedad (Figura 3 be). Según la observación de este trabajo, esta selección es irrelevante para el control de la élite (Figura 3b-e). Finalmente, demostré que las firmas inmunológicas enriquecidas fueron aportadas principalmente por genes que interactúan con el VIH-1 (Figura 4b), aunque los genes que interactúan con el VIH-1 no representan la mayoría de los genes en la lista de entrada. Aquí, es intrigante señalar que estos genes fundadores analizados en este trabajo no solo mostraron interacción con el VIH-1 sino que también fueron invadidos por el genoma del virus en condiciones fisiológicas de infección por VIH-1. Esta observación puede indicar que la afinidad de los genes dirigidos al provirus hacia los productos genéticos del VIH-1 puede servir como un indicador potencial para predecir las firmas inmunológicas requeridas durante las infecciones por VIH-1 asociadas con el TAR. Las siguientes son preguntas abiertas: ¿Qué hace que los genes que interactúan con el VIH-1 sean diferentes de otros? ¿Cuál es el papel de los genes dirigidos a los provirus que no interactúan con el VIH-1?

Aunque actualmente es viable secuenciar el genoma del VIH-1 casi completo, el rendimiento de las secuencias recuperadas se limita al rango de 50 a 100 secuencias en células purificadas de un paciente [23,24], lo que permite obtener resultados precisos. y la investigación cuantitativa es difícil. Una mejor estrategia para secuenciar el genoma completo del VIH-1 de los provirus y elevar el rendimiento de las secuencias de salida de muestras clínicas será un requisito absoluto porque los provirus intactos son responsables de los rebotes virales después de la interrupción del tratamiento [24]. En total, 26, 6, 14 y 22 genes de entrada fueron atacados por provirus intactos en individuos infectados por VIH-1-antes del tratamiento, pacientes sometidos a un período corto de TAR, aquellos sometidos a un período prolongado de TAR y controladores de élite. , respectivamente (Tabla S26). Curiosamente, entre un tercio y la mitad de los genes intactos dirigidos al provirus se asociaron con firmas de tipos de células inmunitarias (diez genes en individuos infectados por el VIH antes del tratamiento-1-, tres genes en pacientes sometidos a un breve período de TAR, 7 genes en pacientes sometidos a un largo período de TAR y 11 genes en controladores de élite) (Tablas S18-S21). Por el contrario, los genes intactos dirigidos a provirus no se asociaron frecuentemente con las firmas de factores proinflamatorios solubles (2 genes en individuos infectados por VIH-1-pretratamiento, 1 gen en pacientes sometidos a un período corto de TAR, 4 genes en pacientes sometidos a un largo período de ART y 4 genes en controladores de élite) (Tablas S22-S25). Un estudio más reciente publicado por Sun et al. (2023) [25] continuaron fortaleciendo esta "hipótesis de selección inmune" propuesta por Einkauf y colegas (el término "hipótesis de selección inmune" se mencionó en el archivo de revisión por pares disponible en https://static-content.springer.com/esm/ art%3A1 0.1038%2Fs41586-022-05538-8/MediaObjects/41586_2022_5538_MOESM2_ESM.pdf (consultado el 25 de enero de 2023)). Observaron que las células reservorio del VIH-1 que albergan provirus intactos expresan con frecuencia firmas fenotípicas conjuntas de marcadores de superficie (incluido el marcador de punto de control PD-1) que confieren resistencia a la destrucción inmunomediada por CD8+ T células y células NK [25]. En este estudio, dos firmas inmunológicas únicas, GSE26495_NAIVE_VS_PD1LOW_CD8_TCELL_DN [26] y GSE24026_PD1_LIGACIÓN_ VS_CTRL_EN_ACT_TCELL_LÍNEA{ Se observó que {64}}DN [27], enriquecido en personas infectadas por VIH-1- sometidas a un largo período de TAR, estaba asociado con la EP-1 (Tabla S3).

En este trabajo, investigué si la propiedad funcional del genoma también contribuye a esta selección inmune junto con las infecciones por VIH-1 asociadas con ART y probé si los genes a los que se dirigen los provirus pueden formar diferentes comunidades que sean beneficiosas para el proceso inmunológico mediante el reclutamiento de células inmunes. y activar vías de señalización en diferentes etapas patogénicas de las infecciones por VIH-1 asociadas con el TAR. Es importante señalar que, aunque los conjuntos de genes de firma inmunológica enriquecidos representaron menos del 10% de los genes de entrada (Tablas S1 a S4), los factores ricos mostraron un enriquecimiento significativo (Figuras 1c y 4c), lo que hace que los resultados de la sobrerrepresentación análisis robusto. Un estudio anterior también demostró que la sobrerrepresentación de las vías no se correlaciona con el número de genes en las vías [28]. Aún es necesario abordar varias preguntas importantes con respecto a (1) si los genes del huésped asociados con la inmunidad innata son el objetivo más frecuente de los provirus y (2) si la integración del VIH-1 en genes relevantes para la inmunidad innata se debe al estado transcripcionalmente activo. , siendo así favorable para la integración del VIH-1. Entre los genes de entrada analizados en este estudio, muy pocos genes se superpusieron entre los pacientes tratados con TAR y los controladores de élite, y entre individuos infectados por VIH-1-antes del tratamiento y pacientes sometidos a TAR (Figura 1a y Tabla S27). El gen raptor es el único gen presente en las cuatro listas de genes de entrada (Tabla S27). El producto genético de las rapaces forma un complejo estequiométrico con el objetivo de los mamíferos de la rapamicina (mTOR) quinasa. La señalización mTOR regula en gran medida el metabolismo celular en las células T activadas y se sabe que es necesaria para la replicación y latencia del VIH-1 [29,30], lo que destaca la importancia del inmunometabolismo involucrado en la patogénesis del VIH-1 [31]. . El gen rapgef2 se encontró durante todo el curso de la infección por VIH-1 en pacientes (Figura 3e y Tabla S27). El producto genético de rapgef2 es responsable de la activación de RAS [32]. La proteína Ras sirve como intermediario central en muchas vías de señalización, incluida la activación de NF-κB [33]. NF-κB es uno de los factores de transcripción críticos necesarios para el inicio de la transcripción del VIH-1 [34,35] y un objetivo terapéutico activado por fármacos antirretrovirales [36]. Se encontraron cinco genes comunes en individuos infectados por VIH-1-pretratamiento y en pacientes sometidos a un breve período de TAR; sin embargo, se sabe poco sobre su papel en la patogénesis del VIH-1 (Tabla S27). Es de destacar que la función del gen producto de la fantasía está involucrada en la reparación del ADN. Recientemente, Kabi y Filion propusieron su hipótesis inicial de que la reparación del ADN puede ayudar a detectar virus integrados, incluido el VIH-1, permitiendo que la inmunidad del huésped detecte el ADN viral [37]. Si se prueba que esta hipótesis es cierta, se abriría una nueva vía de investigación sobre la detección inmune viral integrada, donde la cromatina desempeñaría un papel. Siete genes son idénticos entre individuos infectados por VIH-1-pretratamiento y pacientes sometidos a un largo período de TAR (Tabla S27). Se ha demostrado que el gen malat1, que produce un ARN largo no codificante, promueve la transcripción y la infección del VIH-1 [38]. Se ha demostrado que el producto genético de vav1 y su vía de señalización mediada interactúa con el VIH-1 Nef [39–41]. Se compartieron un total de 11 genes entre pacientes sometidos a un período corto y largo de TAR (Tabla S27). Entre ellos se observó el gen brd4. BRD4 es uno de los lectores epigenéticos esenciales que regulan la transcripción del VIH-1 [42–44] y se ha convertido en un objetivo popular en el diseño de fármacos antirretrovirales [45]. En un artículo de investigación, se encontró la influencia de la expresión del gen ndufa6 en la apoptosis de células T inducida por el VIH-1-[46]. Aquí, he resumido los genes de entrada que están asociados con firmas de tipos de células inmunes o factores solubles proinflamatorios en la Tabla 2.

Tabla 2. Número de genes dirigidos a provirus (de la Tabla 1) asociados con firmas de tipos de células inmunes y factores solubles proinflamatorios.

Curiosamente, más del 90 % de los genes introducidos se asociaron con firmas de tipos de células inmunitarias en personas infectadas por el VIH-1- sometidas a un largo período de tratamiento antirretroviral, seguidas por personas-1-infectadas por el VIH sometidas a un período corto de tratamiento antirretroviral. TAR (67,7%), controladores de élite (46,1%) e individuos infectados por VIH-1-pretratamiento (28,9%) (Tabla 2). Consistentemente, el 61,9 % de los genes de entrada se asociaron con las firmas de factores proinflamatorios solubles en personas infectadas por el VIH-1- sometidas a un largo período de tratamiento antirretroviral, seguidas por personas-1-infectadas por el VIH sometidas a un período corto de tratamiento antirretroviral. TAR (24,8%), controladores de élite (24%) e individuos infectados por VIH-1-pretratamiento (5,7%) (Tabla 2). Si bien se superponen con genes de citocinas humanas (en total 1793 genes únicos) disponibles en ImmPort (https://www.immport.org (consultado el 27 de enero de 2023)) [47–49], ninguno de los genes dirigidos a provirus asociados con genes proinflamatorios Los factores solubles en individuos infectados por VIH-1-pretratamiento pertenecían a genes de citoquinas. Cinco (ctss, nr2c2, pik3r1, price, rac2), diez (bach2, eed, grap2, il27ra, il2rb, itga, jak1, mice, ppp3cc, tap2) y uno (grb2) pertenecen a genes dirigidos a provirus asociados con factores solubles proinflamatorios. a genes de citocinas en controladores st, lt y élite, respectivamente. Se ha propuesto que el gen pik3r1 es uno de los factores esenciales del huésped a los que se dirigen las proteínas virales del VIH-1 mediante la detección de ARNi de todo el genoma [50]. Varios estudios han demostrado que la proteína quinasa C theta, el producto genético de Price, participa en el control de la replicación del VIH-1 [51,52] y está asociada con el VIH-1 Nef, que conduce a la activación de ERK1. /2 [53,54]. Se ha informado que el producto genético de rac2 (Rac) y su vía de señalización relevante es activado por el complejo proteico asociado al VIH-1 Nef [55] y está involucrado en el bloqueo de la liberación de superóxido inducido por el VIH-1 Nef. en macrófagos humanos [56]. El gen bach2 es actualmente uno de los genes relacionados con el cáncer más conocidos que favorecen la integración del VIH-1 identificado en individuos-1-infectados por VIH [1]. El gen eed codifica un miembro del complejo Polycomb 2 que interactúa con la proteína de la matriz del VIH-1. La inhibición de EED permite revertir la latencia del VIH-1 al disminuir el nivel de trimetilación H3K27 [57]. El gen il17ra codifica la subunidad alfa del receptor de interleucina 27. Recientemente, se ha propuesto que la señalización de IL-27 (IL-27 y su receptor) participa en la patogénesis de la infección por VIH-1 y en la reconstitución inmune en individuos infectados sometidos a TAR [58,59 ]. El gen il2rb codifica la subunidad beta del receptor de interleucina 2. Se ha demostrado que la expresión de IL2RB necesaria para la producción de granulisina utilizada por los linfocitos para destruir tumores y células microbianas es disfuncional en individuos infectados por VIH-1-[60]. El gen jak1 es un componente clave de la respuesta inmune y inflamatoria interleucina-6/JAK1/STAT3. Los inhibidores de JAK1/2, como ruxolitinib y baricitinib, han sido aprobados por la Administración de Medicamentos y Alimentos de EE. UU. (FDA) como una posible estrategia terapéutica para atacar el reservorio latente del VIH-1 [61]. El gen de los ratones codifica una proteína fuertemente glicosilada que es un ligando para el receptor tipo II del miembro del grupo 2 del asesino natural; este receptor es responsable de la inmunovigilancia del huésped y de la citotoxicidad mediada por células NK durante las infecciones por VIH-1 [62]. El gen tap2 es uno de los genes codificados por MHC-II necesarios para la generación de una respuesta inmune celular. Un estudio ha demostrado que los polimorfismos heterocigotos A/G y homocigotos G/G en TAP2, en lugar de TAP1, se asociaron positivamente con un mayor riesgo de infección por VIH-1/SIDA [63]. Rom y colegas (2011) han demostrado que la interacción entre el factor celular Grb2 (el producto genético de grb2) y la proteína Tat del VIH-1 posteriormente altera la activación de la vía Raf/MAPK [64]. Aunque la discusión entre individuos infectados por VIH-1-tratados con TAR y controladores de élite es modesta en el estudio actual, varios hallazgos (Figuras 1b, 2a y 3b-e) sugieren las diferentes propensiones de las firmas inmunológicas enriquecidas entre estos dos grupos. de personas que viven con VIH-1. Dado que el fenotipo específico del control de élite probablemente sea beneficioso para los factores del huésped [65], se podría esperar que una investigación adicional de la interacción funcional entre los controladores de élite y la propiedad del genoma arroje algo de luz sobre las bases moleculares del control de élite.

cistanche tubulosa-mejora el sistema inmunológico

En la actualidad, los conjuntos de datos transcripcionales que corresponden a las listas de genes de entrada utilizadas en este estudio aún no están disponibles. Actualmente no está claro si el estado transcripcional de un gen también puede estar implicado en la interacción entre los sitios de integración del VIH-1 y la propiedad funcional del genoma del huésped. Se necesitarán enfoques ortogonales adicionales y conjuntos de datos transcriptómicos adicionales sobre las células de los pacientes correspondientes para aclarar si la frecuencia del sitio de integración también depende de los niveles de expresión génica. Otra cuestión crítica es que no está claro si los sitios de integración de provirus recuperados mediante diferentes métodos (FLIP-seq [66] y MIP-seq [67] utilizados por Jiang et al. (2020) [6]; PRIP-seq utilizado por Einkauf et al. (2022) [5]) pueden causar algún sesgo al comparar los resultados entre individuos-1-infectados por VIH y controladores de élite. En el futuro, se requerirán experimentos para recuperar sitios de integración de provirus (intactos) de ambos tipos de pacientes en paralelo para comparar sus diferencias sistemáticamente. Sin embargo, las observaciones de este estudio permiten proponer una nueva vía de investigación sobre la integración del VIH-1 y la propiedad funcional del genoma del huésped junto con las infecciones por VIH-1 asociadas con el TAR.

5. Conclusiones

Los hallazgos experimentales de Einkauf et al. (2022) [5] y Jiang et al. (2020) [6] sugieren fuertemente la presencia de presión de selección inmune durante el TAR en individuos infectados por el VIH-1-y un largo período de control de élite, respectivamente. En este estudio, realicé el análisis de sobrerrepresentación de genes dirigidos a provirus de estos dos estudios y demostré que las firmas inmunológicas únicas estaban enriquecidas en personas infectadas por VIH-VIH-1-pretratamiento, personas infectadas por VIH-1- sometidas a a un período corto de TAR, aquellos sometidos a un período largo de TAR y controladores de élite (Figura 1b). Además, observé que se necesitarían firmas inmunológicas únicas asociadas con diferentes combinaciones de tipos de células inmunes (Figura 1e,f) y factores solubles proinflamatorios (Figura 2a) para cumplir con la respuesta inmune del huésped junto con las infecciones por VIH-1 asociadas con el TAR. y un período consecutivo de control de la élite. Las vías KEGG enriquecidas por los genes dirigidos a provirus asociados con la firma de factores solubles proinflamatorios se relacionaron frecuentemente con "tipos específicos de cáncer", "sistema inmunológico", "enfermedad infecciosa viral" y "transducción de señales" (Figura 3). Lo más importante es que este estudio ha demostrado que las firmas inmunológicas resultaron principalmente de genes dirigidos a provirus que interactúan con el VIH-1 (Figura 4). Todos estos hallazgos nos llevaron a plantear la hipótesis de que los genes del huésped que albergan la integración del VIH-1 pueden formar diferentes comunidades genómicas, que pueden definir tipos de células inmunitarias específicas y factores solubles proinflamatorios para respaldar la inmunidad del huésped junto con las infecciones por VIH-1 asociadas con el TAR. .

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