Highly active antiretroviral therapy is unable to eliminate HIV infection, because the virus persists in latently infected CD4+ T cells—a so-called virus reservoir. Rafick-Pierre Sekaly and his colleagues have shown that central memory CD4+ T cells and transitional memory CD4+ T cells are the main cellular reservoirs for HIV, and they suggest a mechanism that ensures the stability of this reservoir of virus. HIV persists in a reservoir of latently infected CD4+ T cells in individuals treated with highly active antiretroviral therapy (HAART). Here we identify central memory (TCM) and transitional memory (TTM) CD4+ T cells as the major cellular reservoirs for HIV and find that viral persistence is ensured by two different mechanisms. HIV primarily persists in TCM cells in subjects showing reconstitution of the CD4+ compartment upon HAART. This reservoir is maintained through T cell survival and low-level antigen-driven proliferation and is slowly depleted with time. In contrast, proviral DNA is preferentially detected in TTM cells from aviremic individuals with low CD4+ counts and higher amounts of interleukin-7–mediated homeostatic proliferation, a mechanism that ensures the persistence of these cells. Our results suggest that viral eradication might be achieved through the combined use of strategic interventions targeting viral replication and, as in cancer, drugs that interfere with the self renewal and persistence of proliferating memory T cells.

Human immunodeficiency virus (HIV) persistence in latently infected resting memory CD4+ T-cells is the major barrier to HIV cure. Cellular histone deacetylases (HDACs) are important in maintaining HIV latency and histone deacetylase inhibitors (HDACi) may reverse latency by activating HIV transcription from latently infected CD4+ T-cells. We performed a single arm, open label, proof-of-concept study in which vorinostat, a pan-HDACi, was administered 400 mg orally once daily for 14 days to 20 HIV-infected individuals on suppressive antiretroviral therapy (ART). The primary endpoint was change in cell associated unspliced (CA-US) HIV RNA in total CD4+ T-cells from blood at day 14. The study is registered at ClinicalTrials.gov (NCT01365065). Vorinostat was safe and well tolerated and there were no dose modifications or study drug discontinuations. CA-US HIV RNA in blood increased significantly in 18/20 patients (90%) with a median fold change from baseline to peak value of 7.4 (IQR 3.4, 9.1). CA-US RNA was significantly elevated 8 hours post drug and remained elevated 70 days after last dose. Significant early changes in expression of genes associated with chromatin remodeling and activation of HIV transcription correlated with the magnitude of increased CA-US HIV RNA. There were no statistically significant changes in plasma HIV RNA, concentration of HIV DNA, integrated DNA, inducible virus in CD4+ T-cells or markers of T-cell activation. Vorinostat induced a significant and sustained increase in HIV transcription from latency in the majority of HIV-infected patients. However, additional interventions will be needed to efficiently induce virus production and ultimately eliminate latently infected cells. Trial Registration ClinicalTrials.gov NCT01365065

Quantifying latently infected cells is critical to evaluate the efficacy of therapeutic strategies aimed at reducing the size of the long-lived viral reservoir, but the low frequency of these cells makes this very challenging.We developed TILDA (Tat/rev Induced Limiting Dilution Assay) to measure the frequency of cells with inducible multiply-spliced HIV RNA, as these transcripts are usually absent in latently infected cells but induced upon viral reactivation. TILDA requires less than a million cells, does not require RNA extraction and can be completed in two days.In suppressed individuals on ART, we found the median frequency of latently infected CD4 + T cells as estimated by TILDA to be 24 cells/million, which was 48 times more than the frequency measured by the quantitative viral outgrowth assay, and 6-27 times less than the frequencies of cells harbouring viral DNA measured by PCR-based assays. TILDA measurements strongly correlated with most HIV DNA assays. The size of the latent reservoir measured by TILDA was lower in subjects who initiated ART during the early compared to late stage of infection (p = 0.011). In untreated HIV disease, the frequency of CD4 + cells carrying latent but inducible HIV largely exceeded the frequency of actively producing cells, demonstrating that the majority of infected cells are transcriptionally silent even in the absence of ART.Our results suggest that TILDA is a reproducible and sensitive approach to measure the frequency of productively and latently infected cells in clinical settings. We demonstrate that the latent reservoir represents a substantial fraction of all infected cells prior to ART initiation.In this manuscript, we describe the development of a novel assay that measures the magnitude of the latent HIV reservoir, the main barrier to HIV eradication. This novel assay, termed TILDA for Tat/rev Induced Limiting Dilution Assay, requires only 10 ml of blood, does not necessitate extraction of viral nucleic acids, is highly reproducible, covers a wide dynamic range of reservoir sizes and can be completed in two days. As such, TILDA may represent an alternative to existing assays used to evaluate the efficacy of therapeutic strategies aimed at reducing the size of the latent HIV reservoir.

Abstract Antiretroviral therapy (ART) fails to fully restore immune function and is not curative. A single infusion of CCR5 gene-edited autologous CD4 + T cells (SB-728-T) led to sustained increases in CD4 + T cell counts, improved T cell homeostasis, and reduced the estimated size of the HIV reservoir. These outcomes were associated with the expansion and long-term persistence of a novel CCR5 gene-edited CD4 + T memory stem cell (CD45RA int RO int T SCM ) subset that can replenish the pool of more differentiated memory cells. We showed that novel CD45RA int RO int T SCM cells are transcriptionally distinct from the previously described CD45RA + T SCM and are minimally differentiated cells uncommitted to a specific Th-lineage. Subsequently, we showed in an independent trial that infusion of the SB-728-T cell product resulted in partial control of viral replication upon cessation of ART which was correlated with the frequencies of CCR5 gene-edited T SCM and their T EM progeny. Interestingly, one participant that remained off ART to this date demonstrated long-term maintenance of CCR5 gene-edited cells and increased frequency of polyfunctional HIV-specific CD4 + and CD8 + T cells, contributing to low levels of viral load 5 years post-infusion. Consequently, the generation of HIV protected memory CD4 + T cells by CCR5 disruption can contribute toward novel interventions aimed at achieving a sustained ART-free viral remission of HIV disease.

Abstract HIV-1 infects lymphoid and myeloid cells, which can harbor a latent proviral reservoir responsible for maintaining lifelong infection. Glycolytic metabolism has been identified as a determinant of susceptibility to HIV-1 infection, but its role in the development and maintenance of HIV-1 latency has not been elucidated. By combining transcriptomic, proteomic and metabolomic analysis, we here show that transition to latent HIV-1 infection downregulates glycolysis, while viral reactivation by conventional stimuli reverts this effect. Decreased glycolytic output in latently infected cells is associated with downregulation of NAD + /NADH. Consequently, infected cells rely on the parallel pentose phosphate pathway and its main product, the antioxidant NADPH, fueling antioxidant pathways maintaining HIV-1 latency. Of note, blocking NADPH downstream effectors, thioredoxin and glutathione, favors HIV-1 reactivation from latency in lymphoid and myeloid cellular models. This provides a “shock and kill effect” decreasing proviral DNA in cells from people-living-with-HIV/AIDS. Overall, our data show that downmodulation of glycolysis is a metabolic signature of HIV-1 latency that can be exploited to target latently infected cells with eradication strategies.

A recent study conducted in blood has proposed CD32 as the marker identifying the 'elusive' HIV reservoir. We have investigated the distribution of CD32+ CD4 T cells in blood and lymph nodes (LNs) of healthy HIV-1 uninfected, viremic untreated and long-term treated HIV-1 infected individuals and their relationship with PD-1+ CD4 T cells. The frequency of CD32+ CD4 T cells was increased in viremic as compared to treated individuals in LNs and a large proportion (up to 50%) of CD32+ cells co-expressed PD-1 and were enriched within T follicular helper cells (Tfh) cells. We next investigated the role of LN CD32+ CD4 T cells in the HIV reservoir. Total HIV DNA was enriched in CD32+ and PD-1+ CD4 T cells as compared to CD32- and PD-1- cells in both viremic and treated individuals but there was no difference between CD32+ and PD-1+ cells. There was not enrichment of latently infected cells with inducible HIV-1 in CD32+ versus PD-1+ cells in ART treated individuals. HIV-1 transcription was then analyzed in LN memory CD4 T cell populations sorted on the basis of CD32 and PD-1 expression. CD32+PD-1+ CD4 T cells were significantly enriched in cell associated HIV RNA as compared to CD32-PD-1- (average 5.2 fold in treated and 86.6 fold in viremics), to CD32+PD-1- (2.2 fold in treated and 4.3 fold in viremics) and to CD32-PD-1+ cell populations (2.2 fold in ART treated and 4.6 fold in viremics). Similar levels of HIV-1 transcription were found in CD32+PD-1- and CD32-PD-1+ CD4 T cells. Interestingly, the proportion of CD32+ and PD-1+ CD4 T cells negatively correlated with CD4 T cell counts and length of therapy while positively correlated with viremia. Therefore, the expression of CD32 identifies, independently of PD-1, a CD4 T cell population with persistent HIV-1 transcription and CD32 and PD-1 co-expression the CD4 T cell population with the highest levels of HIV-1 transcription in both viremic and treated individuals.