A model system for cytokine-induced up-regulation of human immunodeficiency virus type 1 (HIV-1) expression in chronically infected promonocyte clones was established. The parent promonocyte cell line U937 was chronically infected with HIV-1 and from this line a clone, U1, was derived. U1 showed minimal constitutive expression of HIV-1, but virus expression was markedly up-regulated by a phytohemagglutinin-induced supernatant containing multiple cytokines and by recombinant granulocyte/macrophage colony-stimulating factor alone. Recombinant interleukin-1 (IL-1), IL-2, interferon-gamma, and tumor necrosis factor-alpha did not up-regulate virus expression. Concomitant with the cytokine-induced up-regulation of HIV-1, expression of membrane-bound IL-1 beta was selectively induced in U1 in the absence of induction of other surface membrane proteins. This cytokine up-regulation of IL-1 beta was not seen in the uninfected parent U937 cell line. These studies have implications for the understanding of the mechanism of progression from a latent or low-level HIV-1 infection to a productive infection with resulting immunosuppression. In addition, this model can be used to delineate the potential mechanisms whereby HIV-1 infection regulates cellular gene expression.

Tumor necrosis factor alpha (TNF-alpha), also known as cachectin, was demonstrated to induce the expression of human immunodeficiency virus (HIV) in a chronically infected T-cell clone (ACH-2). Concentrations of recombinant TNF-alpha as low as 50 pg/ml induced a significant increase over background of HIV expression in the ACH-2 cells as determined by supernatant reverse transcriptase activity. The HIV-inducing effects of TNF-alpha could not be explained by toxic effects on the cells. In addition, both the uninfected parental cell line (A3.01) and the infected ACH-2 cells were shown to have high-affinity receptors for TNF-alpha. Transient-transfection experiments demonstrated that the inductive effects of TNF-alpha were due to specific activation of the HIV long terminal repeat. These studies provide evidence that TNF-alpha may play a role in the mechanisms of pathogenesis of HIV infection.

Human immunodeficiency virus (HIV) persists in peripheral blood mononuclear cells despite sustained, undetectable plasma viremia resulting from long-term antiretroviral therapy. However, the source of persistentHIVin such infected individuals remains unclear. Given recent data suggesting high levels of viral replication and profound depletion of CD4+ T cells in gut-associated lymphoid tissue (GALT) of animals infected with simian immunodeficiency virus and HIV-infected humans, we sought to determine the level of CD4+ T cell depletion as well as the degree and extent of HIV persistence in the GALT of infected individuals who had been receiving effective antiviral therapy for prolonged periods of time. We demonstrate incomplete recoveries of CD4+ T cells in the GALT of aviremic, HIV-infected individuals who had received up to 9.9 years of effective antiretroviral therapy. In addition, we demonstrate higher frequencies of HIV infection in GALT, compared with PBMCs, in these aviremic individuals and provide evidence for cross-infection between these 2 cellular compartments. Together, these data provide a possible mechanism for the maintenance of viral reservoirs revolving around theGALTof HIV-infected individuals despite long-term viral suppression and suggest that theGALTmayplay a major role in the persistence of HIV in such individuals.

The immunoregulatory cytokine interleukin 6 (IL-6) directly upregulates production of human immunodeficiency virus (HIV) in acutely as well as in chronically infected cells of monocytic lineage. In addition, IL-6 synergizes with tumor necrosis factor alpha (TNF-alpha) in the induction of latent HIV expression. Unlike TNF-alpha, upregulation of viral expression induced by IL-6 alone does not occur at the transcriptional level and it is not associated with accumulation of HIV RNA. However, when IL-6 and TNF-alpha synergistically stimulate HIV production, accumulation of HIV RNA and increased transcription are observed, indicating that IL-6 affects HIV expression at multiple (transcriptional and post-transcriptional) levels.

Tumor necrosis factor alpha (TNF-alpha) is an immunoregulatory cytokine capable of inducing viral expression in cells chronically infected with the human immunodeficiency virus (HIV), such as the promonocytic line U1 and the T-lymphocytic line ACH-2. In the present study, we demonstrate an autocrine mechanism of TNF-alpha-mediated HIV induction. Stimulation of U1 and ACH-2 cells with phorbol 12-myristate 13-acetate (PMA) resulted in the induction of TNF-alpha mRNA and the secretion of TNF-alpha. Of note is the fact that anti-TNF-alpha antibodies significantly suppressed the expression of HIV in PMA-stimulated U1 and ACH-2 cells. Furthermore, anti-TNF-alpha antibodies also suppressed both the constitutive and inducible levels of viral expression in the chronically infected promonocytic clone U33.3. This study illustrates the interrelationship between the regulation of HIV expression and normal immunoregulatory mechanisms in that virus expression, both constitutive and induced, can be modulated by an autocrine pathway involving TNF-alpha, a cytokine involved in the complex network of regulation of the normal human immune response.

CD4+ T cells of patients with AIDS exhibit a qualitative defect in their ability to respond to soluble antigen while their responses to mitogens remain normal. CD4+ T cells can be broadly divided phenotypically into "naive" [CD45RA+ (2H4+)] and "memory" [CD29+ (4B4+) or CD45RO+ (UCHL1+)] cell subpopulations, which represent distinct maturation stages. To determine the human immunodeficiency virus type 1 (HIV-1) infectability of memory and naive CD4+ T-cell subsets in vitro and to determine the in vivo preference of HIV-1 in these subpopulations, we obtained highly purified CD4+ T-cell subsets from normal and HIV-1-infected individuals and studied them by viral cultivation, quantitative polymerase chain reaction, and functional assays. Polymerase chain reaction studies demonstrated that the memory cell subset of CD4+ T cells is preferentially infected (4- to 10-fold more than naive T cells) by HIV-1 in vitro, and these memory cells are the principal reservoir for HIV-1 within CD4+ T cells obtained from infected individuals. Functional abnormalities attributable to CD4+ T cells in HIV-infected individuals (failure to respond in vitro to soluble antigen or to anti-CD3 monoclonal antibodies) were shown to reside primarily within these memory cells. Thus, the present study suggests that the selective functional defects present in the memory CD4+ T-cell subset of HIV-infected individuals may be a direct result of the preferential infection and consequently greater viral burden within these cells.

The discovery of potent and broadly neutralizing antibodies (bNAbs) against human immunodeficiency virus (HIV) has made passive immunization a potential strategy for the prevention and treatment of HIV infection. We sought to determine whether passive administration of VRC01, a bNAb targeting the HIV CD4-binding site, can safely prevent or delay plasma viral rebound after the discontinuation of antiretroviral therapy (ART).We conducted two open-label trials (AIDS Clinical Trials Group [ACTG] A5340 and National Institutes of Health [NIH] 15-I-0140) of the safety, side-effect profile, pharmacokinetic properties, and antiviral activity of VRC01 in persons with HIV infection who were undergoing interruption of ART.A total of 24 participants were enrolled, and one serious alcohol-related adverse event occurred. Viral rebound occurred despite plasma VRC01 concentrations greater than 50 μg per milliliter. The median time to rebound was 4 weeks in the A5340 trial and 5.6 weeks in the NIH trial. Study participants were more likely than historical controls to have viral suppression at week 4 (38% vs. 13%, P=0.04 by a two-sided Fisher's exact test in the A5340 trial; and 80% vs. 13%, P<0.001 by a two-sided Fisher's exact test in the NIH trial) but the difference was not significant at week 8. Analyses of virus populations before ART as well as before and after ART interruption showed that VRC01 exerted pressure on rebounding virus, resulting in restriction of recrudescent viruses and selection for preexisting and emerging antibody neutralization-resistant virus.VRC01 slightly delayed plasma viral rebound in the trial participants, as compared with historical controls, but it did not maintain viral suppression by week 8. In the small number of participants enrolled in these trials, no safety concerns were identified with passive immunization with a single bNAb (VRC01). (Funded by the National Institute of Allergy and Infectious Diseases and others; ACTG A5340 and NIH 15-I-0140 ClinicalTrials.gov numbers, NCT02463227 and NCT02471326 .).

Activation of the immune system is a normal response to antigenic stimulation, and such activation enhances the replication of human immunodeficiency virus type 1 (HIV-1). We studied the effect of immunization with a common recall antigen on viral expression in HIV-1-infected patients, on the ability to isolate virus, and on the susceptibility to HIV-1 infection of peripheral-blood mononuclear cells (PBMCs) from control subjects not infected with HIV-1.Thirteen HIV-1-infected patients and 10 uninfected adults were given a 0.5-ml booster dose of tetanus toxoid. Studies were performed to evaluate changes in the degree of plasma viremia, proviral burden, the ability to isolate HIV-1, and the susceptibility of PBMCs to acute infection in vitro. Two patients underwent sequential lymph-node biopsies for the assessment of viral burden in these tissues.All 13 HIV-1-infected patients had transient increase in plasma viremia after immunization, and the proviral burden increased in 11. These changes did not correlate with the base-line CD4+ T-cell counts. The lymph-node tissue also had increases in the proviral burden and viral RNA after immunization. The virus was more easily isolated from PBMCs from nine of the patients after immunization than before immunization. Despite considerable variability in the results, PBMCs from 7 of the 10 normal subjects were more easily infected in vitro with HIV-1 after immunization than before immunization.Activation of the immune system by an ongoing antigen-specific immune response to an exogenous stimulus transiently increases the expression of HIV-1 and may enhance the susceptibility of uninfected subjects to HIV-1.

Myeloid progenitor cells were highly purified from normal human bone marrow by positive immunoselection with high-affinity monoclonal antibodies linked to magnetic beads and were successfully infected in vitro with the human immunodeficiency virus type 1 (HIV-1). From 99 to 100 percent pure bone marrow cells expressing the CD34 phenotypic marker were obtained. These cells were devoid of mature myeloid or T cell surface and intracellular markers as analyzed by immunohistochemical staining and flow cytometry. HIV-1 particles were detected by supernatant reverse transcriptase activity and transmission electron microscopy 40 to 60 days after infection. Viral particles were predominantly observed assembling and accumulating from within intracellular membranes, while phenotypically the cells were observed to have differentiated into CD4 + monocytes. These studies have important implications in understanding the pathogenesis of HIV-1 as well as the possible cause of certain of the observed hematologic abnormalities in HIV-1 infection. They also indicate that the bone marrow may serve as a potentially important reservoir of HIV-1 in the body.