Methamphetamine, HIV integration and latency in the brain
甲基苯丙胺、艾滋病毒整合和大脑潜伏期
基本信息
- 批准号:10814672
- 负责人:
- 金额:$ 60.93万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2023
- 资助国家:美国
- 起止时间:2023-09-30 至 2025-08-31
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:AddressAffectAnimalsArchitectureAreaBasal GangliaBindingBrainBrain regionCCCTC-binding factorCell LineCell modelCellsCentral Nervous SystemCentral Nervous System StimulantsCerebellumCharacteristicsChromatinChromatin StructureChronicComplexDataDopamineDopamine ReceptorDrug usageDrug userEpigenetic ProcessExhibitsExperimental ModelsFrequenciesGene Expression ProfileGenesGenetic TranscriptionGenomeGenomic SegmentGenomicsGoalsGrantHIVHIV InfectionsHIV-1HIV-1 integraseHeterogeneityHumanIn VitroInfectionInflammationInflammatoryIntakeLinkLocationMacaca mulattaMediatingMethamphetamineMicrogliaModelingNeurologicNeurotransmittersNucleus AccumbensPathway interactionsPatternPersonsPharmaceutical PreparationsPhasePopulationPopulation HeterogeneityPredispositionPrefrontal CortexProvirus IntegrationPublishingRoleSIVSiteStimulantStructureSubstantia nigra structureSystemTestingTissuesValidationVentral Tegmental AreaViralViral GenomeViral reservoirVirus IntegrationWorkaddictionantiretroviral therapycomparison controldensityepigenomicsin vitro testingin vivoin vivo Modelinduced pluripotent stem cellinsightintegration sitemethamphetamine effectmethamphetamine useneuroAIDSnonhuman primatenovelresponsesubstance usetranscriptional coactivator p75
项目摘要
Methamphetamine, HIV integration and latency in the brain
Methamphetamine (Meth), a stimulant drug used by people with HIV (PWH
pathways in addiction, aggravating effects of HIV in the brain, where reservoir cells bearing HIV integrated
provirus challenge cure strategies and contribute to perpetuating neurological consequences, despite
), influences inflammation and
antiretroviral treatments (ART).
Neurotransmitters involved in addiction such as dopamine (DA) modulate HIV
targets that express DA receptors, including the microglia diverse population. Chromatin organization in HIV-1
integration represents an important prerequisite for understanding infection and latency. However, there is a
critical gap in understanding relationships between chromatin organization and proviral integration associated
with HIV-1 persistence in microglia cellular reservoirs, and particularly in the best experimental model, the SIV-
rhesus macaque. Moreover, it is unknown how Meth modifies these relationships. We hypothesize that Meth
impacts chromatin enhancing viral integration susceptibilities in HIV/SIV brain target cells, and that effects vary
by brain region that differ in dopaminergic projections.
Critical to this goal is the progression of models reflected
in phases, first in vitro using human microglia cell lines and iPSC-derived, where the characteristics of HIV
integration have been defined, and effects of Meth, or DA, can be controlled. This is followed by models ex vivo
and in vivo in the SIV-rhesus macaques, to replicate HIV, chronic Meth and ART-suppression. In the R61 phase,
we will concentrate on whether chromatin accessibility and the architectural protein CTCF, which interacts with
LEDGF/p75 to tether the HIV-1 Integrase, mediate insertions into genomic boundaries of topologically associated
domains (TADs), modified by Meth, or DA. We will assess the impact of integration patterns on the integrity of
proviral genomes to gain insights about the real size of the functional viral reservoir. Aim 1) delineates
relationships between epigenomic changes in microglia upon Meth and proviral genomes inserted into the pre-
established regions with marked presence of CTCF and H3K36me3 (TAD boundaries), Aim 2) connects
epigenetic profiles and HIV-1 insertion patterns with the cellular and viral transcription profiles, while confirming
these rules in the SIV system, and Aim 3) determines the contribution of DA. Go-No-Go: If epigenomic changes
caused by Meth or DA are linked to integration sites, with similar rules in all models, the R33 phase will move to
the in vivo SIV model, to test effects of Meth chronic use on epigenomic vulnerabilities to SIV integration in
microglia, in relation to subset heterogeneity in mesolimbic areas where DA projections are abundant compared
to control regions of the brain. Aim 4) tests whether SIV integration site availability follows rules dictated by
chromatin states, accessibility and CTCF binding that can be used to predict susceptibilities in the context of
Meth. Aim 5) tests whether integration susceptibilities and patterns vary in brain areas that differ in dopaminergic
projections, and heterogeneous microglia populations. This project enables novel studies on microglia chromatin
and SIV integration dynamics in brain areas that differ by function, cellular density, and neurotransmitters.
甲基苯丙胺、艾滋病毒整合和大脑潜伏期
甲基苯丙胺(Meth),一种艾滋病毒感染者(PWH)使用的兴奋剂
成瘾的途径,加剧大脑中艾滋病毒的影响,携带艾滋病毒的储存细胞在大脑中整合
原病毒挑战治疗策略并导致神经系统后果永久化,尽管
),影响炎症和
抗逆转录病毒治疗(ART)。
与成瘾相关的神经递质如多巴胺 (DA) 调节 HIV
表达 DA 受体的靶标,包括小胶质细胞多样化群体。 HIV-1 中的染色质组织
集成是理解感染和潜伏期的重要先决条件。然而,有一个
在理解染色质组织和原病毒整合之间的关系方面存在关键差距
HIV-1 在小胶质细胞储存库中持续存在,特别是在最好的实验模型 SIV-
恒河猴。此外,冰毒如何改变这些关系尚不清楚。我们假设冰毒
影响染色质,增强 HIV/SIV 脑靶细胞中病毒整合的敏感性,且效果各不相同
通过多巴胺能投射不同的大脑区域。
实现这一目标的关键是所反映的模型的进展
分阶段进行,首先在体外使用人类小胶质细胞系和 iPSC 衍生的细胞系,其中 HIV 的特征
整合已被定义,并且可以控制 Meth 或 DA 的影响。接下来是离体模型
并在 SIV 恒河猴体内复制 HIV、慢性冰毒和 ART 抑制。在R61阶段,
我们将重点关注染色质可及性和结构蛋白 CTCF 是否与
LEDGF/p75 束缚 HIV-1 整合酶,介导插入到拓扑相关的基因组边界
域 (TAD),由 Meth 或 DA 修饰。我们将评估集成模式对完整性的影响
原病毒基因组,以了解功能性病毒库的实际大小。目标 1) 描绘
小胶质细胞对甲基苯丙胺和插入前病毒基因组的表观基因组变化之间的关系
已建立的区域明显存在 CTCF 和 H3K36me3(TAD 边界),目标 2)连接
表观遗传图谱和 HIV-1 插入模式与细胞和病毒转录图谱,同时确认
SIV系统中的这些规则以及目标3)决定了DA的贡献。 Go-No-Go:如果表观基因组发生变化
由Meth或DA引起的与整合位点相关,所有模型中都有类似的规则,R33阶段将转移到
体内 SIV 模型,测试长期使用冰毒对 SIV 整合表观基因组脆弱性的影响
小胶质细胞,与中脑边缘区域的子集异质性相关,其中 DA 投影比较丰富
来控制大脑的区域。目标 4) 测试 SIV 集成站点可用性是否遵循以下规则
染色质状态、可及性和 CTCF 结合可用于预测敏感性
方法。目标 5) 测试多巴胺能不同的大脑区域的整合敏感性和模式是否有所不同
预测和异质小胶质细胞群体。该项目能够对小胶质细胞染色质进行新颖的研究
以及 SIV 在因功能、细胞密度和神经递质而不同的大脑区域中的整合动态。
项目成果
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