Effect of drugs of abuse on CNS HIV-1 reservoirs and neuropathogenesis

滥用药物对 CNS HIV-1 储存库和神经发病机制的影响

基本信息

  • 批准号:
    9977143
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 62.57万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2016
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2016-09-01 至 2022-07-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Project summary    The long term goal of this application is to study HIV-­1 reservoirs that persist in CNS and to understand  the role of illicit drugs in establishing and reactivating the latent reservoirs. Persistence of latently infected cells  in CNS poses a major barrier for HIV-­1 eradication. Current strategies to eliminate the latent reservoirs include  a  “shock  and  kill”  therapy  and  is  aimed  at  peripheral  blood,  which  constitutes  only  1%  of  the  total  reservoirs.  Whether  it  is  possible  to  envision  similar  strategies  for  the  eradication  of  HIV-­infected  CNS  cells  is  currently  unknown.  In  addition  to  the  lack  of  knowledge  about  latency  in  CNS  HIV+  cells  and  the  effects  of  latency  reversing agents, illicit drugs common within the HIV-­infected populations constitute a further complexity. Many  illicit drugs are known to stimulate HIV-­1 replication. Since the current method to measure the peripheral blood  HIV reservoir is not applicable to solid tissues or to cells that replicate poorly such as macrophages, microglia  and  astrocytes  found  in  the  brain.  We  have  developed  a  novel,  Single  cell-­single  molecule,  Multiplex,  Immunofluorescence  (IF)  and  RNA  FISH-­based  Assay  (SMIRA)  to  detect  cells  in  which  HIV-­1  is  actively  replicating.  Using  automation,  a  large  number  of  cells  can  be  scanned.  In  this  proposal,  we  will  employ  this  novel method to first quantitate and characterize latency in cell line models, then the latent reservoirs in brain  derived microglia and astrocytes and delineate the effect of three drugs of abuse (methamphetamine, cocaine  and  cannabis)  on  the  efficiency  of  formation  of  latent  cells,  the  rate  of  reactivation  of  latent  cells,  and  establishment of latency across blood-­brain-­barrier (BBB). Three Aims are proposed. In Aim 1,  we will study  the role of illicit drugs on the reactivation of latently infected CNS-­derived cells by establishing in vitro and ex  vivo  models  of  latency.  First,  we  will  employ  immortalized  human  monocyte  and  microglial  cell  lines  to  study  the  kinetics  of  reactivation  and  the  effect  of  METH,  Cocaine  and  cannabis  on  the  reactivation  using  SMIRA.  This will be followed by similar studies using a primary CNS cells. In Aim 2, we will study the role of illicit drugs  on the establishment of HIV reservoirs in CNS cells across BBB. Using SMIRA to detect HIV-­1+ cells, we will  determine  the  relative  effect  of  drugs  of  abuse,  antiretrovirals  and  the  addition  of  LRAs  to  establish  latency  across BBB. In Aim 3, we will study the effect of illicit drugs on CNS HIV reservoirs in HIV-­infected individuals.  Employing  brain  autopsy  samples  from  HIV+  individuals  with  or  without  illicit  drug  use  history  (from  the  Manhattan Brain Bank (NNTC), we will characterize the relative frequency of microglial and astrocyte latent cell  reservoirs  in  which  HIV-­1  is  actively  replicating  vs.  those  that  are  latent,  using  SMIRA  and  state-­of-­the-­art,  high-­speed/resolution whole slide scanner, the PerkinElmer Pannoramic 250 Flash II. We will study the effect  of  drug  abuse  on  the  rates  of  reactivation.  The  proposed  studies  will  provide  valuable  tools  to  study  establishment and reactivation of CNS latency in response to illicit drugs and provides a drug screening assay  to eradicate these latent cells in the future.
项目摘要 该应用程序的长期目标是研究CNS中持续存在并了解的HIV-1储层 非法药物在建立和重新激活潜在储层中的作用。持续的潜在感染细胞 中枢神经系统构成了消除HIV-1的主要障碍。消除包括潜在水库的当前策略 一种“冲击和杀伤”疗法,目的是外围血,仅占总储层的1%。 目前,是否有可能设想消除HIV感染的CNS细胞的类似策略 未知。除了缺乏有关中枢神经系统HIV+细胞潜伏期的知识以及潜伏期的影响 逆转药物,在感染HIV的人群中常见的非法药物构成了进一步的复杂性。许多 已知非法药物会刺激HIV-1复制。由于当前测量外周血的方法 HIV储层不适用于固体组织或复制较差的细胞,例如巨噬细胞,小胶质细胞 和大脑中发现的星形胶质细胞。我们已经开发了一种新颖的单细胞单个分子,多重分子, 免疫荧光(IF)和RNA基于RNA的基于FISH的测定(SMIRA),以检测HIV-1的细胞。 复制。使用自动化,可以扫描大量单元。在此提案中,我们将采用此事 首先定量和表征细胞系模型的潜伏期的新方法,然后是大脑中的潜在储层 衍生的小胶质细胞和星形胶质细胞,并描绘了三种滥用药物的作用(甲基苯丙胺,可卡因 和大麻)关于潜在细胞形成的效率,潜在细胞的重新激活速率以及 建立跨脑障碍(BBB)的潜伏期。提出了三个目标。在AIM 1中,我们将学习 非法药物通过在体外和EX中建立潜在感染的CNS衍生细胞重新激活的作用 延迟的体内模型。首先,我们将使用永生的人类单核细胞和小胶质细胞系进行研究 使用Smira的重新激活动力学以及甲基,可卡因和大麻对重新激活的影响。 随后将使用原代CNS细胞进行类似的研究。在AIM 2中,我们将研究非法药物的作用 关于在BBB跨CNS细胞中建立HIV储存剂。使用Smira检测HIV-1+细胞,我们将 确定滥用药物,抗逆转录病毒药物的相对效果以及增加LRA以建立潜伏期 跨BBB。在AIM 3中,我们将研究非法药物对艾滋病毒感染者中枢神经系统HIV水库的影响。 采用来自艾滋病毒+患者有或没有非法吸毒史的艾滋病毒+个体的脑尸检样本(来自 曼哈顿脑库(NNTC),我们将表征小胶质细胞和星形胶质细胞潜在细胞的相对频率 HIV-1正在积极复制与潜在的水库,使用Smira和最先进的水库 高速/分辨率全幻灯片扫描仪,Perkinelmer Pannoramic 250 Flash II。我们将研究效果 重新激活率的药物滥用。拟议的研究将为研究提供有价值的工具 响应非法药物的CNS潜伏期建立和重新激活并提供药物筛查测定法 将来消除这些潜在细胞。

项目成果

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