Sự xâm nhập của HIV
CD4 thụ thể chính của HIV
CD4 là một glycoprotein đơn phân 58kDa có trên bề mặt của 60% các tế bào lympho T, trên các tế bào tiền thân của lympho bào T trong tủy xương và tuyến ức và trên các tế bào mono và đại thực bào, bạch cầu ái toan, tế bào có nhánh (dendritic cell) và các tế bào thần kinh đệm (microglial cell). Phần ngoài màng của CD4 trên tế bào T chứa 370 amino acid; phần kỵ nước xuyên màng chứa 25 amino acid và phần trong bào tương chứa 38 amino acid. Trong phần ngoài màng của CD4, 4 vùng D1-D4 đã được xác định và đại diện cho các vùng giống immunoglobulin (immunoglobulin-like domains). Các gốc trong vùng V2 của CD4 (amino acids 40-55) rất quan trọng để gp120 gắn vào CD4 và vùng này trùng với phần của CD4 nơi các phân tử gắn tự nhiên, phân tử HLA lớp II, gắn vào.
Phân tử CD4, thụ thể chính của HIV-1, HIV-2 và SIV, đã được mô tả từ năm 1984 (Dalgleish 1984, Klatzmann 1984). Sự xác định vị trí gắn gp120 trên CD4 của tế bào T CD4 đã khởi động các cố gắng sử dụng phân tử CD4 hòa tan (sCD4) để trung hòa virus trong cơ thể bệnh nhân với mục đích ngăn virus lan rộng (Schooley 1990). Trong những năm gần đây, ý tưởng ngăn cản (che phủ) CD4 để HIV không thể gắn vào được đã gây lại hứng thú cho các nghiên cứu. PRO542 là một protein gắn CD4-IgG2 được tạo bằng công nghệ gen với khả năng ức chế nhân bản virus in vitro và có tác dụng kháng virus rất tốt ở những bệnh nhân có tải lượng virus cao và đã được đưa vào các thử nghiệm lâm sàng (Olson 2004).
CD4 gắn vào phức hợp thụ thể tế bào T (TCR) trên tế bào T CD4 và gắn với phân tử HLA lớp II trên các tế bào trình diệnh kháng nguyên. Sự gắn kết của gp120 vào CD4 không chỉ là một bước quan trọng để virus xâm nhập mà còn ảnh hưởng tới các con đường tín hiệu nội bào và thúc đẩy apoptosis của tế bào T CD4 (Banda 1992).
Hơn nữa, các kháng thể đơn dòng kháng CD4 kích thích tạo ra các epitope (CD4i) để gắn vào gp120 của các virus không phụ thuộc CD4. Kết quả này cho thấy gp120 của các virus không phụ thuộc CD4 bộc lộ các vùng cần thiết để nhận ra và gắn vào các đồng thụ thể và do đó việc gắn vào CD4 không còn là điều kiện bắt buộc đối với các virus đó nữa. Các virus không phụ thuộc CD4 rất dễ trung hòa bằng huyết thanh của các bệnh nhân nhiễm HIV, cho thấy đáp ứng miễn dịch được chọn lọc với các virus không phụ thuộc CD4 (Edwards 2001).
Các thụ thể chemokine là đồng thụ thể cho sự xâm nhập của HIV
Các thực nghiệm trên các tế bào không phải tế bào người được cấy truyền CD4 cho thấy sự xuất hiện của CD4 trên màng tế bào không phải tế bào người là không đủ để HIV xâm nhập. Do đó, phải có một đồng thụ thể để virus xâm nhập. Mặt khách, một số chủng HIV-1 trong phòng xét nghiệm cũng như các chủng HIV-2 và SIV có khả năng xâm nhập tế bào người mà không phụ thuộc vào CD4. Một mốc quan trọng trong quá trình tìm hiểu sự xâm nhập của HIV-1 là kết quả mà Cocchi và cộng sự thu được năm 1995. Các tế bào T CD8 từ bệnh nhân nhiễm HIV có khả năng ức chế nhân bản virus khi nuôi cấy cùng với các tế bào T CD4 tự thân (autologous) hoặc từ người khác (allogenic) nhiễm HIV, và điều này không phụ thuộc vào hoạt động gây độc tế bào của chúng (Levy 1996). Cocchi đã xác định được các chemokine MIP-1α, MIP-1β và Rantes ở bề mặt của các tế bào T CD8 lấy từ bệnh nhân HIV và chứng minh được rằng các chemokine này có thể ức chế nhân bản virus (đối với một số chủng virus) theo một cơ chế phụ thuộc liều lượng (Cocchi 1995). MIP-1α, MIP-1β và Rantes là phân tử gắn kết của thụ thể chemokine CCR5, và vài tháng sau, các nhóm nghiên cứu khác cũng chứng minh được CCR5 là một đồng thụ thể cần thiết cho các chủng HIV-1 ái tính với tế bào mono (M-tropic) (Deng 1996, Doranz 1996, Dragic 1998). Trước đó, thụ thể chemokine CXCR4 (fusin) đã được mô tả là đồng thụ thể cho các chủng virus ái tính với tế bào T (T-tropic) (Feng 1996). Các chủng HIV-1 M-tropic là các virus dễ lây nhiễm cho đại thực bào, không thể nhiễm vào các dòng tế bào T (tức là các tế bào T bất tử) nhưng có thể dễ dàng nhiễm vào các tế bào T nguyên thủy (primary) ở máu ngoại vi. Ngược lại, các virus T- tropic dễ lây nhiễm các dòng tế bào T, phát triển kém trong đại thực bào nhưng cũng dễ nhiễm và các tế bào T nguyên thủy ở máu ngoại vi. Vì vậy, cả chủng M-tropic lẫn T-tropic đều dễ dàng nhiễm vào các tế bào T nguyên thủy không bất tử (primary human non- immortalized T-cells).
Các chemokines (“Chemotactic cytokines”) và các thụ thể của chúng đã được mô tả từ lâu với vai trò kích thích di cư (“hóa ứng động”) của bạch cầu và kích thích các hoạt động tiền viêm của bạch cầu. Các chemokine là các protein chứa 68-120 amino acid phụ thuộc vào cấu trúc các motif cystein của chúng và có thể chia thành C-X-C (α-chemokines), C-C (β- chemokines) và C-chemokines. Các chemokine có mức độ tương đồng về cấu trúc rất cao và có thể sử dụng chung các thụ thể. Các thụ thể chemokine thuộc vào nhóm các thụ thể có 7 vùng xuyên màng gắn với các G-protein nội bào.
SDF-1 (“stromal cell-derived factor 1”) được xác định là chất gắn tự nhiên của CXCR4 và có thể ức chế sự xâm nhập của HIV-1 T-tropic vào tế bào T CD4 hoạt hóa. Rantes (“regulated upon activation T cell expressed and secreted”), MIP-1α (“macrophage inhibitory protein”) và MIP-1β là các chất gắn tự nhiên của CCR5 và có thể ức chế sự xâm nhập của HIV-1 M- tropic vào tế bào T. Mô hình đơn giản được mô tả trong Hình 4: các chủng HIV-1 T-tropic chủ yếu nhiễm vào các tế bào T CD4 ngoại vi đã hoạt hóa và sử dụng CXCR4 để xâm nhập tế bào đích. Các chủng M-tropic có thể nhiễm vào tế bào T CD4, tế bào mono và đại thực bào và sử dụng CCR5 và CD4 để xâm nhập.
Tương tác giữa gp120 và các thụ thể của tế bào nay đã được hiểu rõ hơn. Gp120 gắn vào một số epitope nhất định của CD4. Hiện tượng này gây ra thay đổi cấu trúc của gp120, từ đó tạo thuận lợi cho tương tác giữa vòng V3 của gp120 với đồng thụ thể tương ứng. Hòa màng chỉ thực hiện được khi có hiện tượng gắn đồng thụ thể gp120. gp41 là phần xuyên màng của glycoprotein vỏ gp160 và gp41 có vai trò quan trọng trong sự hòa màng của virus và màng tế bào vật chủ. Tương tự như hemagglutinin của cúm, sau khi gp120 gắn vào CD4, có sự thay đổi cấu trúc của gp41 khiến gp41 có thể đưa đầu tận kỵ nước NH2 vào màng tế bào đích.
Gp41 đã được so sánh như một “bẫy chuột” và các phân tích tinh thể cấu trúc gp41 đã khẳng định điều này (Chan 1997). Việc xác định được các amino acid cần thiết cho quá trình này đã được sử dụng để tổng hợp các peptide có khả năng gắn với gp41 ở những domain quan trọng gây thay đổi cấu trúc, từ đó ức chế hòa màng.
T-20 là phân tử đầu tiên trong các peptide gắn với gp41 được thử nghiệm lâm sàng để ức chế virus nhân bản (xem chương HAART).
Sử dụng các dòng tế bào được lây nhiễm, ngoài CCR5 và CXCR4, các thụ thể chemokine khác như CCR3, CCR2, CCR8, CCR9, STRL33 (“Bonzo”), Gpr 15 (“Bob”), Gpr 1, APJ và ChemR23 đã được xác định và được một số chủng HIV nhất định sử dụng để xâm nhập tế bào (Deng 1997, Liao 1997). APJ có thể là một đồng thụ thể quan trọng trong hệ thần kinh. Mặc dù số lượng các đồng thụ thể nhiều như vậy, CCR5 và CXCR4 vẫn là các đồng thụ thể quan trọng nhất của HIV-1.
Hình 4: Ức chế xâm nhập của virus sử dụng CCR5 (ái tính mono) và sử dụng CXCR4 (ái tính tế bào T) bằng các chất gắn tự nhiên của các đồng thụ thể chemokine CCR5 và CXCR4.
Tầm quan trọng của CCR5 với tư cách là đồng thụ thể của các virus M-tropic được nhấn mạnh bởi một số nghiên cứu khác. Đa số những người có thiếu hụt gen CCR5 đều không nhiễm HIV-1 (Liu 1996). Các thực nghiệm in vitro cho thấy tế bào lympho từ những người này đề kháng với HIV-1 M-tropic nhưng vẫn có thể nhiễm HIV-1 T-tropic. Các lympho bào đó không có CCR5 trên màng và có hiện tượng mất đoạn 32 cặp base của gen CCR5. Trên toàn thế giới thì chỉ có một vài bệnh nhân được xác định là nhiễm HIV-1 mặc dù mất đoạn CCR5 đồng hợp tử. Tất cả các bệnh nhân này đều nhiễm chủng HIV-1 sử dụng CXCR4.
Trong các nghiên cứu dịch tễ, tần số mất một allel của gen CCR5 là 10-20% trong số người da trắng, đặc biệt là những người có nguồn gốc Bắc Âu. Tần số đồng hợp tử chỉ khoảng 1% (Dean 1996). Nghiên cứu ở châu Phi hoặc châu Á không tìm thấy hiện tượng mất đoạn 32 cặp base của CCR5, chứng tỏ đột biến này xảy ra sau quá trình phân chia của các quần thể đó trong tiến trình tiến hóa.
Những người dị hợp tử mất đoạn 32 cặp base của gen CCR5 ít bộc lộ CCR5 trên màng tế bào và thường gặp trong các nhóm thuần tập những người mà bệnh không tiến triển (long-term non-progressors) (Dean 1996). Ngoài ra, ở những người dị hợp tử mất đoạn 32 cặp base của gen CCR5 và nhiễm HIV, quá trình tiến triển đến AIDS chậm hơn, đáp ứng với HAART tốt hơn và tỷ lệ mắc u lympho giảm.
Ngoài mất đoạn CCR5, một số các đa hình khác về kiểu gen ở thụ thể chemokine (CCR2) hoặc các kích thích tố của chúng (CCR5) cũng đã được mô tả. Dựa trên tỷ lệ gặp các đa hình này trong các nhóm thuần tập, người ta thấy chúng có liên quan tới diễn biến xấu đi hay thuận lợi hơn của bệnh, tùy thuộc từng loại đa hình (Anzala 1998, Winkler 1998).
Ở bệnh nhân có diễn biến nhanh (CD4 giảm nhanh), thường phân lập được virus sử dụng CXCR4 làm đồng thụ thể chiếm ưu thế, khác hẳn với bệnh nhân có CD4 ổn định.
Sự bộc lộ các đồng thụ thể trên tế bào T CD4 phụ thuộc mức hoạt hóa của chúng. CXCR4 chủ yếu bộc lộ trên tế bào T nguyên bản (naïve), còn CCR4 bộc lộ trên các tế bào T đã hoạt hóa và tế bào T hiệu lực/nhớ (activated and effector/memory T-cells). Trong giai đoạn sớm của nhiễm HIV, chủ yếu phát hiện được các chủng M-tropic. Điều thú vị là các chủng HIV-1 M-tropic được ưu tiên lây truyền cho dù “người nhận” mang chủ yếu các chủng T-tropic.
Hiện còn chưa rõ liệu sự ưu thế “in vivo”này của các chủng M-tropic là do sự chọn lọc vận chuyển virus M-tropic bởi các tế bào nhánh (dendritic cell) dưới niêm mạc hay do hệ thống cytokine/chemokine tại chỗ thuận lợi hơn cho virus M-tropic nhân bản. Nghiên cứu gần đây của Cheng Meyer et al. cho thấy khi so sánh với các virus T-tropic, các virus HIV-1 M-tropic có thể “trốn” hệ miễn dịch dễ dàng hơn bằng cách nhân bản trong đại thực bào, do đó chúng có lợi thế hơn trong cơ thể người nhiễm
Vì thế, ngăn chặn CCR5 có thể là một đích điều trị rất hứa hẹn (Hình 5). Trong các thực nghiệm, các kháng thể đơn dòng kháng CCR5 (2D7 và các kháng thể khác) có thể ngăn sự xâm nhập của các virus dùng CCR5 vào tế bào CD4 và đại thực bào. Các chất tổng hợp ức chế CCR5 đã được chế tạo và các nghiên cứu lâm sàng ban đầu đã cho thấy tải lượng virus giảm đáng kể. Các nghiên cứu in vitro cũng như các thực nghiệm trên chuột SCID cho thấy ngăn chặn các chủng dùng CCR5 có thể làm thay đổi ái tính của chúng sang sử dụng CXCR4.
Các phân tử ức chế như T22, ALX40-4C hay AMD3100 có khả năng ức chế CXCR4 và cũng đang được thử nghiệm tiền lâm sàng và lâm sàng (xem chương HAART). Các chất ức chế CCR5 khác cũng đã được sử dụng làm chất diệt virus tại niêm mạc khi thí nghiệm trên khỉ và có thể là một phương pháp dự phòng trong tương lai (Veazey 2005).
Các chiến lược đang được đề ra để thay đổi sự bộc lộ các thụ thể chemokine. Các intrakine là chemokine trong bào tương và có thể bắt và gắn với các thụ thể tương ứng của chúng trên đường di chuyển ra màng tế bào (Chen 1997). “Short interfering RNA” (siRNA) là các phân tử mới có khả năng bất hoạt chọn lọc một số gen đích. RNA chuỗi kép được tách ra bởi enzyme dicer-1 thành 2 mảnh nhỏ (“21-23mers”). Các oligomer này có thể gắn vào các chuỗi RNA dài hơn mà các chuỗi này sau đó sẽ bị thoái giáng. Chiến lược này đang được áp dụng ở thực vật và sử dụng hoạt tính kháng virus của nó. Sử dụng siRNA kháng CCR5 có thể ngăn sự bộc lộ CCR5 in vitro.
Hình 5: Các chiến lược ngăn cản nhiễm HIV CCR5-tropic. Bao phủ CCR5 trên màng tế bào bằng các chất gắn không đặc hiệu (non-agonistic ligands) (A) hoặc các kháng thể đơn dòng (B). Một cách khác là giảm bộc lộ CCR5 trên màng tế bào bằng siRNA hoặc intrakine. Xem phần diễn giải ở trên.
Mặc dù sử dụng các thuốc ngăn cản thụ thể chemokine là một hướng điều trị có triển vọng, vẫn còn nhiều câu hỏi chưa được trả lời. Từ mô hình thực nghiệm trên chuột (knockout mice) cho thấy việc mất CXCR4 hoặc SDF-1 gắn liền với các thiếu hụt nghiêm trọng về sinh máu và phát triển của não (Zou 1997). Hiện vẫn chưa rõ liệu ngăn cản (che phủ – blockade) CXCR4 ở trẻ sơ sinh hoặc người lớn có gây ảnh hưởng tới các cơ quan khác hay không.
Các sự kiện sau khi hòa màng
Sau khi hòa màng, nhân của virus được “thoát vỏ” và xâm nhập vào bào tương của tế bào đích. Những “sự kiện sớm” này gần đây đã được nghiên cứu kỹ hơn. HIV có thể xâm nhập lympho bào của khỉ rhesus nhưng nhân bản bị dừng lại trước khi hoặc ở đầu giai đoạn sao chép ngược. Sự ngăn cản nội bào này do một yếu tố của tế bào điều phối, đó là TRIM5α, một thành phần của các thể bào tương mà chức năng chính còn chưa rõ. TRIM5α của các loài khác nhau ức chế các loại retrovirus khác nhau. Ví dụ, TRIM5α từ khỉ rhesus macaque (TRIM5αrh) ức chế nhân bản của HIV mạnh hơn so với TRIM5α của người, trong khi SIV kém nhạy cảm hơn so với cả hai loại TRIM5α, điều này một phần giải thích tính đặc hiệu loài của HIV đối với tế bào người (Stremlau 2004). TRIM5α ở tế bào người hoặc các loài linh trưởng không phải người có khả năng ức chế nhân bản các loại lentivirus khác và trở thành một yếu tố đề kháng tế bào mới mà ý nghĩa sinh học còn chưa được khám phá đầy đủ. Hiện chưa biết chính xác bằng cách nào TRIM5α ngăn cản sao chép ngược và người ta đưa ra giả thuyết TRIM5α ngăn cản các protein capsid của virus khiến chúng không ly giải được.
Sự xâm nhập của HIV-1 vào các tế bào T “im lặng” (không hoạt động) cũng tương tự sự xâm nhập vào các tế bào T đã hoạt hóa, nhưng tổng hợp HIV-1 DNA trong tế bào im lặng thì không được hoàn thành (Zack 1990). Quá trình chuyển đổi từ RNA thành DNA tiền virus (proviral DNA) do men sao chép ngược thực hiện được tiến hành trong bào tương của tế bào đích và là một bước quan trọng trong chu kỳ nhân bản của virus (Hình 6). Ngăn cản RT bằng thuốc ức chế nucleoside như zidovudine là nỗ lực đầu tiên để ức chế HIV-1 nhân bản trong tế bào của bệnh nhân nhiễm HIV-1.
Hình 6: Vòng đời của HIV.
Quá trình sao chép ngược xảy ra qua nhiều bước. Sau khi gắn vào các đoạn mồi tRNA, sự tổng hợp DNA tiền virus (proviral DNA) bắt đầu từ PBS (“primer binding site” hay vị trí gắn mồi) của chuỗi âm (minus-strand) và kéo dài tới vùng lặp 5’ (một đoạn R/U5 DNA). Bước tiếp theo là thoái giáng RNA trên PBS bằng men RNAase H của virus và một “khuôn chuyển” (“template switch”) của R/U5 DNA bằng lai chuỗi R tại đầu tận 3’ của RNA. Đến đây thì sự kéo dài proviral DNA tới đủ chiều dài đã hoàn thành cùng với thoái giáng của tRNA. Quá trình sao chép ngược tạo ra HIV DNA chuỗi kép với các vùng LTR (“long terminal repeats” hay “các đoạn lặp tận”) tại mỗi đầu.
HIV-1 xâm nhập các tế bào T không hoạt động và sao chép ngược khiến các proviral DNA không tích hợp được tích lũy với số lượng lớn. Tuy nhiên, sự hoạt hóa của tế bào là cần thiết để proviral DNA được tích hợp vào bộ gen của tế bào vật chủ sau khi phức hợp tiền tích hợp được vận chuyển vào nhân. Tế bào có thể được hoạt hóa in vitro sau khi kích thích bằng các kháng nguyên hoặc mitogen. Sự hoạt hóa in vivo của hệ miễn dịch xảy ra khi tiếp xúc với kháng nguyên hoặc tiêm vacxin hoặc trong khi có nhiễm trùng cơ hội. Ngoài ra, có nhiều bằng chứng cho thấy gp120 của HIV-1 có thể kích hoạt các tế bào nhiễm để tăng cường tích hợp. Ngoài tế bào mono, đại thực bào và các tế bào đệm nhỏ (microglial cell), các tế bào T không hoạt động nhiễm virus dưới dạng tiềm tàng (DNA của virus chưa tích hợp) chính là nguồn chứa HIV-1 lâu dài (Chun 1997). Để DNA tiền virus tích hợp được thì men integrase là rất cần thiết. Men này được bảo tồn giữa các chủng HIV-1 khác nhau được phân lập trên lâm sàng và ức chế integrase đã được thử nghiệm thành công (MK-0518, GS-9137) và được cấp phép điều trị HIV (Lataillade 2006).
Do diễn biến của tự nhiên của HIV-1 đặc trưng bởi hiện tượng nhân bản liên tục của virus trong các tế bào T CD4 hoạt hóa, hiện tượng virus tiềm tàng trong các tế bào T CD4 không hoạt hóa là một hiện tượng ngẫu nhiên và có lẽ không quan trọng trong quá bệnh sinh của HIV. Lượng tiền virus tiềm tàng trong các tế bào T CD4 không hoạt động này tuy nhỏ nhưng có vai trò quan trọng đối với các bệnh nhân điều trị HAART do các thuốc kháng virus không thể tác động đến các tiền virus không nhân bản và virus sẽ tồn tại trong các tế bào đó và nếu ngừng thuốc, chúng có thể nhân bản tạo các chu kỳ nhiễm virus mới. Vì thế, chính các nguồn virus tiềm tàng này khiến HAART không thể loại bỏ hoàn toàn virus khỏi người nhiễm.
Cho tới nay vẫn chưa rõ tại sao HIV nhân bản rất kém trong các tế bào T CD4 không hoạt động. Protein Murr1 của tế bào tham gia chuyển hóa đồng và có khả năng ức chế HIV nhân bản trong các tế bào T CD4 chưa bị kích thích. Murr1 được phát hiện chủ yếu trong các tế bào T CD4 không hoạt động và ảnh hưởng tới sự hoạt hóa các yếu tố sao mã NFkB bằng cách ức chế sự thoái giáng IkBα. IkBα ngăn NFkB di chuyển vào nhân, đặc biệt sau khi hoạt hóa bằng cytokine (ví dụ TNFα). Do vùng LTR của HIV có nhiều vị trí cho NFkB, khi NFkB bị ngăn cản không di chuyển vào nhân, sự nhân bản của HIV sẽ bị ức chế. Khi ức chế murr-1 bởi các siRNA, HIV sẽ nhân bản trong các tế bào T CD4 không hoạt động (Ganesh 2003). Sự duy trì HIV trong các tế bào T CD4 không hoạt động và các tế bào khác có lẽ là một trong các lý do chính khiến không thể loại bỏ hoàn toàn HIV. Nếu muốn có một ngày nào đó điều này thành hiện thực, sẽ phải cần kiến thức chi tiết về sự hình thành các nguồn tế bào chứa HIV và làm thế nào tiêu diệt chúng để đưa ra các chiến lược thích hợp.
Các yếu tố sao chép của tế bào như NFkB còn có thể gắn vào các vùng LTR. Sau khi được kích thích bởi mitogen hoặc cytokine, NFkB được chuyển vào nhân nơi nó sẽ gắn với vùng LTR của HIV, nhờ đó khởi động sự sao chép của HIV. Quá trình sao chép lúc đầu tạo ra các protein điều hòa của HIV-1 như tat hoặc rev. Tat gắn vào các vị trí TAR (“transactivation response element” hay “phần tử đáp ứng sao chép”) ở điểm khởi đầu của HIV-1 RNA trong nhân và kích thích sự sao chép và tạo các bản sao RNA dài hơn. Rev hoạt hóa sự bộc lộ các gen cấu trúc và gen mã hóa cho các men và ức chế sự tạo các protein điều hòa, từ đó kích thích sự tạo ra các hạt virus hoàn chỉnh. Các protein mã hõa bởi pol và gag tạo ra nhân của hạt virus hoàn chỉnh; các sản phẩm của env tạo ra các nhú gp120 của vỏ virus. Các nhú gp120 của vỏ vốn ban đầu được tạo ra dưới dạng tiền chất gp160, sau đó bị protease cắt ra thành gp120 và gp41. Các protein gag cũng xuất phát từ các phân tử tiền chất lớn 53kD mà HIV protease cắt ra thành p24, p17, p9 và p7 gag protein. Sự cắt các phân tử tiền chất bằng HIV-1 protease là cần thiết để tạo ra các hạt virus hoàn chỉnh có khả năng lây nhiễm, và do đó protease trở thành một đích của điều trị. Sự hình thành các hạt virus mới là một quá trình tuần tự: nhân của virus mới được tạo ra từ HIV-1 RNA, protein gag và nhiều men của pol, sau đó được vận chuyển ra màng tế bào. Các phân tử tiền chất lớn được HIV-1 protease cắt thành từng mảnh nhỏ, khiến các hạt virus được nảy chồi qua màng tế bào. Trong quá trình nảy chồi, màng lipid của virus có thể tích hợp nhiều protein của tế bào vật chủ và được bổ sung thêm các phospholipid và cholesterol. Ngược lại với các tế bào T khi nảy chồi xảy ra ở màng tế bào và các hạt virus mới được giải phóng ra vùng ngoại bào, hiện tượng nảy chổi ở tế bào mono và đại thực bào gây ra tích lũy các virion trong các túi nội bào.
Sự nhân bản của retrovirus rất hay mắc lỗi và có tỷ lệ đột biến rất cao. Trung bình sao chép ngược gây ra 1-10 lỗi cho mỗi bộ gen và mỗi chu kỳ nhân bản. Các đột biến có thể tạo ra các chủng virus không có khả năng nhân bản. Nhưng các đột biến cũng có thể gây kháng thuốc nếu có áp lực chọn lọc của một số thuốc và ức chế virus không hoàn toàn.
Ngoài ra, sự nhân bản của virus rất năng động và quay vòng nhanh ở người nhiễm với tốc độ 109 hạt virus mới được tạo ra và thải đi mỗi ngày. Do đó, ở một bệnh nhân bất kỳ, do virus nhân bản nhanh và tỷ lệ đột biến cao, sẽ tồn tại nhiều biến thể của virus liên quan chặt chẽ với nhau tạo một “quần thể virus” và các biến thể này gọi là “quasispecies”. Áp lực chọn lọc trên các đột biến có sẵn không chỉ gây ra bởi các thuốc mà còn bởi các thành phần của hệ miễn dịch như kháng thể trung hòa hoặc các tế bào T gây độc (CTL).