虽然使用抗逆转录病毒疗法(ART)可以减轻人类免疫缺陷病毒（human immunodeficiency virus，HIV）感染的许多负面影响，但在减少认知影响方面，医学进展并没有取得同样大的进展。
半数艾滋病患者患有与HIV相关的神经认知障碍(HAND)，其表现形式多种多样，从健忘和困惑到行为改变和运动缺陷。
为了更好地理解HAND的机制，来自宾夕法尼亚大学牙科医学院和佩雷尔曼医学院以及费城儿童医院的研究人员利用专业互补的优势，将三种涉及的脑细胞创建了一个实验室模型系统。该模型概括了艾滋病病毒感染和抗逆转录病毒治疗如何影响大脑的重要特征。该模型由博士生Sean Ryan建立，他是宾夕法尼亚大学牙医学院(Penn Dental Medicine)的Kelly Jordan-Sciutto和宾夕法尼亚大学医学院(CHOP and Penn Medicine)的Stewart Anderson共同指导的。该模型概括了艾滋病病毒感染和抗逆转录病毒治疗如何影响大脑的重要特征。
“坦率地说，我们通常在艾滋病领域使用的模型有很多弱点，”这篇论文的共同通讯作者Jordan-Sciutto说。
这篇论文发表在《干细胞报告》(Stem Cell Reports)杂志上。
“这个系统的强大之处在于，它让我们能够以一种比其他模型更贴近患者的方式，来研究人类起源的不同细胞类型之间的相互作用。”
除了研究艾滋病病毒，研究小组的成员还计划使用相同的模型来阐明其他疾病的神经机制，如精神分裂症、阿尔茨海默病，甚至正常衰老。
利用这个系统来研究阿尔茨海默病和精神分裂症，我们可以了解培养皿中的成分与这些疾病相互作用，这为我们了解某些细胞如何对神经元造成损伤提供了一种新的混搭方式。”
——Stewart Anderson（本文共同通讯作者）
研究者确定了他们最感兴趣的三种细胞类型:神经元、星形胶质细胞和小胶质细胞。
神经元不会直接感染艾滋病病毒，但已知在感染过程中会受到损伤。与此同时，星形胶质细胞被认为与神经元相互作用，通过向细胞间的突触释放促炎因子而造成损伤。而负责在没有疾病的情况下维持健康环境的小胶质细胞，被认为在艾滋病病毒感染期间会扩张并导致炎症。
研究人员观察了他们培养的RNA的表达，以了解在每种情况下哪些蛋白质和信号通路被激活。在感染过程中，他们发现了一些炎症途径，这些途径在早期的研究中就已经涉及到艾滋病病毒。当他们引入抗逆转录病毒药物EFZ时，这种药物在美国并不常用，但在世界上许多其他地区仍然是一种前沿疗法，当感染时，这些途径的活性大部分都降低了。
“但是这个场景包含了它自己独特的反应，”Ryan说。尽管引入了EFZ，与炎症和损伤相关的某些通路仍然存在。
“EFZ治疗三种培养物，包括感染艾滋病病毒的小胶质细胞，可以减少70%的炎症反应，”Ryan说。有趣的是，EFZ本身也会引发炎症，尽管程度比感染小。
Ryan说：“了解由于抗逆转录病毒治疗哪些通路仍然是活跃的，可以帮助我们适当地瞄准额外的治疗方法，这样患者就不会患上HAND。”
在三细胞培养中观察到的许多感染特征反映了人们从艾滋病病毒感染和抗逆转录病毒治疗中了解到的情况，这使研究人员对他们的模型的可靠性有了信心。
“仅仅是观察小神经胶质，”Anderson说，“我们发现在我们的系统中，它们在正常状态下保持关键信号系统的平衡，并在对抗感染时激活和造成损害，它们同时承担着这两种正常的角色。……我们能够以一种前所未有的方式来模拟正常和异常。”
对于Jordan-Sciutto来说，新系统“真的会改变我实验室未来的运作方式。”
她希望许多其他的研究艾滋病的科学家能够继续他们的研究，同时她也探索了艾滋病病毒对大脑的影响的更多方面，比如它是如何穿过血脑屏障的，而血脑屏障通常是保护中枢神经系统免受炎症和感染的。
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