Examensarbete i biologi, naturvetenskapliga fakulteten, Lunds universitet
HIV - ett fruktat virus
Mattias Mild
Idag är mer än 34 miljoner männinskor infekterade med det fruktade humana
immunbristviruset (HIV). De värst drabbade delarna i världen är Afrika och Sydostasien. HIV
infektionen är kronisk och kommer till slut leda till AIDS (Aquired immunodeficiency
syndrom), som i sin tur leder till döden. Smittan överförs via slemhinnor vid samlag, från
infekterade gravida till deras ofödda barn samt via blod genom t.ex. kanyler och
blodtransfusioner. Det spenderas mycket tid och pengar på forskning inom området och målet
är att tillverka effektivare bromsmediciner samt att hitta ett effektivt vaccin mot detta
fruktade, dödliga virus.
HIV-arvsmassa utgörs av RNA vilken omges av ett proteinlager. Alla virus är beroende av en
värdorganism för sin överlevnad. HIV:s värdorganism är alltså männinskan, där viruset
infekterar immunförsvarets celler, vilket resulterar i nedbrytning av immunförsvaret. För att
kunna infektera de mänskliga cellerna kräver HIV två olika receptorer. Den primära receptorn
är CD4, medan den andra, koreceptorn, kan variera mellan ett tiotal olika. De två mest
frekvent utnyttjade koreceptorerna är CCR5 och CXCR4.
När HIV förökar sig så sker det ofta misstag, s.k. mutationer. Dessa mutationer gör att
virusets struktur och proteiner förändras med tiden. Detta gynnar viruset som då kan använda
olika koreceptorer för infektion. Genom att hela tiden ändra skepnad undgår även viruset
immunförsvaret. Mutationerna är orsaken till att det är så svårt att framställa mediciner och
vaccin. Mycket arbete inom HIV forskningen går ut på att kartlägga virusets
coreceptoranvändning från infektionstillfälle till det att en patient dignostiserats med AIDS.
I mitt arbete har jag studerat virusisolat från patienter diagnostiserade med AIDS. Dessa isolat
är s.k. multitropa isolat, dvs. de kan använda mer än två olika koreceptorer för infektion. De
isolat jag studerade var R3R5X4-isolat. Detta betyder att isolaten kan använda CCR3, CCR5
och CXCR4 som koreceptor. Ett isolat består av en blandning av olika virusstammar, där
stammarna har olika struktur och därför kan använda olika koreceptorer.
Min uppgift har varit att ta reda på vilka olika virusstammar som finns i de olika isolaten. För
att kunna göra detta har jag infekterat humana celler som bär på de olika receptorerna. Mina
resultat visar att alla tre isolat har en R5-stam, dvs. en stam som enbart använder CCR5 som
koreceptor. Förutom denna stam innehåller alla tre isolaten en R3R5X4-stam, dvs. en stam
som har egenskaper som gör att den kan använda alla tre, CCR3, CCR5 och CXCR4,
koreceptorerna. Genom att jämföra dessa stammars utseende med stammar som isolerats
tidigt efter infektion kan man ta reda på mer om hur viruset förändrar sig med tiden, vilket är
en viktig del inom HIV forskningen.
Swedish official title: Biologiska och molekylära studier på heterogenitet hos primära HIV-1
isolat.
Swedish credits: 20p
Supervisor: Åsa Björndal and Eva Maria Fenyö, Microbiology and tumorbiology center, KI
and medical microbiology, dermatology and infection, Lund University resp.
Submission date/time: 2001-05-07
Examensarbete i biologi, naturvetenskapliga fakulteten, Lunds universitet
Studies on biological and molecular heterogeneity in primary HIV-1
isolates.
Mattias Mild
Biology, Microbiology
Autumn 2000
Abstract in English
AIDS is a world-wide spread disease, caused by the human immunodeficiency virus (HIV).
Because of this HIV has been studied in detail and a lot of effort and resources are put in to
the development of vaccines and drugs. However, the biology of the virus makes such a
development very difficult. High mutation rate, selective pressure from drugs and possible
changes in the immune system might change the biological phenotype and genotype of the
virus over time. The HIV envelope glycoprotein (gp) 120 is one protein affected by these
mutations.
HIV enters cells via interaction first between gp120 and CD4 and in the second step between
gp120 and a coreceptor. These coreceptors are chemokine receptors and the major ones used
by HIV are CCR5 and CXCR4. Which one that is used is determined by the features of
gp120. As disease progresses there is often a broadening in coreceptor use. Isolates able to
utilize two or several receptors are named dualtropic or multitropic isolates respectively.
Four primary multitropic HIV-1 isolates were included in the project, one dualtropic R3X4
(isolate 26), and three multitropic R3R5X4 (isolates 29, 31, and V4). My task was to analyze
the biological and molecular heterogeneity of these isolates, i.e, to determine which variants
the isolates were composed of and to select biological clones. For this purpose I used the U87CD4 cell system. This cell line is transfected and stably expresses the CD4 receptor and one
of the coreceptors CCR3, CCR5, or CXCR4.
By performing end-point titration and a so called cross-test on these cell lines the different
variants were identified. Results were based on induced cytopathic effect (CPE) and screening
of HIV-1 p24 gag antigen production. In all three multitropic isolates there was a strong
positive selection for CCR5 using viruses. The CCR3 receptor was utilized only in a few
cases, which indicates that there was a negative selection for CCR3 using viruses. There are
also indications that truely multitropic viruses, using all three coreceptors tested, were present
in all isolates tested. In addition, various dualtropic variants could also be identified in the
multitropic isolates.
