Re-educating T cell-mediated immunity in SIV by modulating metabolic pathways

通过调节代谢途径重新训练 SIV 中 T 细胞介导的免疫

基本信息

项目摘要

Project Summary/Abstract HIV/AIDS is a chronic infectious disease that affects around 37 million people worldwide. CD8 T cells play a critical role in controlling HIV infection. However, CD8 T cells become exhausted over time due to continuous stimulation. Exhausted HIV-specific CD8 T cells, characterized by elevated expression of inhibitory receptors (e.g. PD-1), positively correlate with higher viral load, impaired T cell function, and disease progression. In HIV and other chronic viral infections, exhausted antigen-specific CD8 T cells expressing PD-1 can create a suppressive environment suggesting that such cells not only have a direct role in disease progression but can cross-talk with other immune cells to impair their function. Chronic HIV infection dysregulates T cell energy metabolism. HIV-specific CD8 T cells isolated from infected individuals exhibit elevated mitochondrial stress which is still apparent years after antiretroviral therapy (ART). PD-1 expression on T cells is associated with mitochondrial stress. PD-1-mediated signaling dysregulates T cell mitochondrial energetics by reducing glycolysis and shifting towards fatty acid b-oxidation and oxidative phosphorylation (OxPhos). Metformin is an FDA-approved drug that dampens OxPhos by inhibiting mitochondrial complex I. To date, most studies investigating metformin use in HIV+ individuals are often in the presence of ART. It has yet to be explored how modulating energy metabolism with metformin impacts host immunity in an ART-naïve setting. HIV not only impairs immune control of the viral infection, but also increases susceptibility to opportunistic infections. People living with HIV are incredibly susceptible to the tuberculosis-causing bacilli, Mycobacterium tuberculosis (Mtb). We previously showed SIV-infected Mauritian cynomolgus macaques (MCM) to be more susceptible to Mtb, which we attributed to immunologic impairment by preexisting SIV infection. Therefore, Mtb challenge is a stringent assessment of host defenses and, given the prevalence of HIV/Mtb co-infection, has great relevance to global health. In this K01 proposal, we will identify pathways involved in energy metabolism in CD8 T cells during chronic HIV infection and reveal their role in T cell exhaustion using our established MCM model of HIV. We will use a comprehensive analytic approach that combines single cell RNA sequencing, metabolic assays, and flow cytometry to assess the role of T cell metabolism in SIV-infected MCM. We will alter metabolism using metformin to reprogram CD8 T cells and determine whether this metabolic reprogramming improves host immunity by challenging SIV+ animals with Mtb.
项目摘要/摘要 艾滋病毒/艾滋病是一种慢性传染病,影响了全球约3700万人。 CD8 T细胞播放 在控制艾滋病毒感染中的关键作用。但是,CD8 T细胞随着时间的推移而耗尽 刺激。耗尽的HIV特异性CD8 T细胞,其特征是抑制受体的表达升高 (例如,PD-1),与较高的病毒载量,T细胞功能受损和疾病进展正相关。在艾滋病毒中 和其他慢性病毒感染,耗尽的抗原特异性CD8 T细胞表达PD-1可以产生 抑制性环境表明,这种细胞不仅在疾病进展中具有直接作用,而且可以 与其他免疫细胞串扰以损害其功能。慢性HIV感染失调T细胞能量 代谢。从受感染个体暴露升高的线粒体应激中分离出的HIV特异性CD8 T细胞 在抗逆转录病毒疗法(ART)之后,这仍然是显而易见的。 T细胞上的PD-1表达与 线粒体应力。 PD-1介导的信号传导通过降低T细胞线粒体能量的失调可减少T细胞线粒体能量传导 糖酵解和向脂肪酸B氧化和氧化磷酸化(OXPHOS)转移。二甲双胍是一个 通过抑制线粒体复合物I的FDA批准的药物I.迄今为止,大多数研究 研究在艾滋病毒+个体中使用二甲双胍的使用通常在艺术存在下。它尚未探讨如何 用二甲双胍调节能量代谢会在不可用的环境中影响宿主免疫。不仅艾滋病毒 损害病毒感染的免疫控制,但也会增加对机会性感染的敏感性。人们 患有艾滋病毒的人非常容易受到结核病,结核分枝杆菌(MTB)的影响。 我们先前显示了SIV感染的毛里求斯cynomolgus猕猴(MCM)更容易受到MTB的影响 我们归因于先前存在的SIV感染的免疫学障碍。因此,MTB挑战是 严格评估宿主防御措施,并且鉴于艾滋病毒/MTB共同感染的流行率很大 全球健康。 在此K01提案中,我们将在慢性HIV期间确定参与CD8 T细胞中能量代谢的途径 使用我们已建立的MCM HIV模型,感染并揭示其在T细胞耗尽中的作用。我们将使用一个 结合单细胞RNA测序,代谢测定和流动的综合分析方法 评估T细胞代谢在SIV感染的MCM中的作用的细胞仪。我们将使用二甲双胍改变新陈代谢 重新编程CD8 T细胞并确定这种代谢重编程是否通过 用MTB挑战SIV+动物。

项目成果

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