HIV是通过细胞间的直接接触传播的

像人类免疫缺陷病毒(HIV)这样的病原体的传播通常是在试管中进行研究，即在二维细胞培养中进行研究，即使它几乎不能反映人体内更复杂的条件。利用创新的细胞培养系统、定量图像分析和计算机模拟，海德堡大学的一个跨学科科学家小组现在已经探索了艾滋病毒如何在三维组织样环境中传播。研究人员的结果表明，组织结构迫使病毒通过细胞间的直接接触传播。

尽管经过30多年的研究，艾滋病毒(获得性免疫缺陷综合征(艾滋病)传播的原因)的许多关键方面仍不为人所知。尚未解决的问题之一涉及病毒与人类环境的相互作用。传统上，人们认为受感染的细胞会释放病毒颗粒，然后传播并最终感染其他细胞。然而，也有可能通过密切接触将病毒颗粒从一个受感染的细胞直接转移到下一个细胞。到目前为止，尚不清楚这些沟通模式中的哪一种在组织中占主导地位。研究负责人教授解释说：“实验室中对艾滋病病毒复制的研究主要涉及塑料培养皿中简单的细胞培养实验，无法反映复杂结构和组织的异质性”。

在他们的方法中，海德堡的研究人员认为，所谓的CD4 T辅助细胞，艾滋病毒感染的首选细胞类型，在其生理环境中具有高度的流动性。他们使用了一种新的细胞培养系统，在胶原蛋白的帮助下，产生了一种三维支架。这允许在类似组织的环境中维持细胞流动性数周，并监测被HIV-1感染的初级CD4T细胞。研究人员使用这种创新的方法来测量许多表征细胞运动、病毒复制和CD4 T辅助细胞逐渐丧失的因素。“这产生了一组非常复杂的数据，如果没有其他学科科学家的帮助，这些数据是无法解释的”，Andrea Imle博士解释说。

在分析数据时，进行实验的科学家与图像处理、理论生物物理学和数学建模领域的同事合作。他们可以一起描述细胞和病毒的复杂行为，并在计算机上进行模拟。这使得对决定HIV-1在这些3D文化中传播的关键过程做出重要预测成为可能，并且这些过程已经被后续实验所证实。海德堡大学理论物理研究所的Ulrich Schwarz博士说：“我们的跨学科研究是一个很好的例子，表明实验和模拟的迭代循环如何有助于复杂生物过程的定量分析”。

数据分析表明，细胞培养系统的3D环境抑制了无细胞病毒的感染，促进了病毒在细胞间的直接传播。BioQuant中心的Frederik Graw博士解释说：“我们的模型使我们能够通过结合单细胞显微镜短片和长期细胞群体测量来估计细胞间接触传播感染所需的最短时间间隔”。海德堡大学。研究人员希望这些发现将最终导致艾滋病毒的新疗法。

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