Nature：新研究揭示HIV病毒库细胞如何抵抗人类免疫反应的消除

感染后不久，HIV-1通过在体内形成病毒库（viral reservoir）---感染了HIV但不积极产生新病毒的细胞，从而建立起终身感染。抗逆转录病毒疗法（ART）降低了血液中的HIV水平，但是一小部分感染这种病毒的细胞会无限期地存在，使HIV感染成为一种不治之症。那些能够在停止ART治疗后重新触发感染的细胞极其罕见，而且直到现在还没有被识别和表征。

在一项新的研究中，来自美国国家过敏与传染病研究所、拉根研究所和麻省总医院的研究人员报告了允许对单细胞进行多维表征（单细胞蛋白基因组分析）的新技术的应用，研究了直接从HIV-1感染者身上分离的HIV病毒库细胞。通过这种新的技术方法，他们发现了标志性的表面标志物，这可能解释了一些HIV病毒库细胞如何能够长期存在并抵抗宿主的免疫反应。这一发现可能为未来治愈HIV感染的策略提供参考。相关研究结果于2023年1月4日在线发表在Nature期刊上，论文标题为“Phenotypic signatures of immune selection in HIV-1 reservoir cells”。

论文通讯作者、哈佛医学院医学教授Mathias Lichterfeld博士说，“高通量单细胞测序如今使我们能够精确地研究极少数受感染细胞的表面特征，尽管接受了ART治疗，这些细胞仍能终身存在，并且在停止治疗后会促进HIV反弹。有了这些知识，我们就能了解它们的易感性和脆弱性，并能开发出靶向这些细胞的定制免疫反应。”

这些作者收集了5名HIV阳性研究参与者的外周血细胞。其中的四名参与者已接受了大约10年的ART治疗，还有1人是尽管没有接受ART治疗但血液中的HIV水平却无法检测出来的“精英控制者（elite controller）”。他们还分析了其中的两名参与者在接受ART治疗仅1-2年后的早期血液样本。他们还收集了三名已接受了10～15年ART治疗的HIV阳性研究参与者的淋巴结细胞。从这些样本中，他们分离出了CD4+记忆T细胞，即在对感染作出反应时产生的白细胞，它们是HIV的主要靶细胞。

这些作者开发了一种新的实验策略，称为表型和前病毒测序（phenotypic and proviral sequencing, PheP-Seq），这是一种单细胞下一代测序技术，用于评估单个病毒感染细胞表面上的生物标志物。利用PheP-Seq，他们分析了53万多个外周血细胞和39.6万个淋巴结细胞。

含有完整HIV前病毒---完整的HIV病毒基因组整入宿主细胞DNA---的HIV病毒库细胞的表面生物标志物经常与对细胞毒性T细胞和NK细胞---两种通常能保护免受病毒感染的免疫细胞---杀伤的抵抗力增加有关。这些HIV病毒库细胞也有限制病毒基因转录的免疫检查点标志物的高表达。这意味着一些HIV-1病毒库细胞具有特定的特性，这些特性可能会减少暴露于免疫系统并被免疫系统杀死，这可能解释为什么它们会持续存在于体内。研究参与者开始ART治疗1～2年后收集的一些HIV-1病毒库细胞已经显示出这些生物标志物和免疫检查点标志物的表达增加，尽管相对于ART治疗后期，这些变化并不明显，而在ART治疗后期，这些抵抗性病毒库细胞变得更容易被识别。来自淋巴结的带有完整病毒的细胞显示出促进细胞存活的表面标志物的上调，使得这些抵抗性病毒库细胞具有选择性优势。

来自外周血的HIV-1感染细胞的细胞表型和前病毒序列的联合评估(PheP-seq)。图片来自Nature, 2023, doi:10.1038/s41586-022-05538-8。

总体来说，这些结果表明，只有一小部分受感染的病毒库细胞能以最佳方式躲避免疫系统，并在长期ART治疗中存活下来。此外，这些数据表明，人类免疫系统能够对大多数HIV病毒库细胞施加有效的免疫选择压力。

这些作者指出，这些生物标志物不太可能在所有接受ART治疗的HIV感染者中普遍存在，因为免疫选择压力可能因个体免疫反应的差异而不同。尽管如此，识别区分HIV病毒库细胞的表型生物标志物可能为未来的HIV-1治愈研究提供信息。如果科学家们能够开发出旨在加强和加快对HIV-1病毒库细胞的免疫选择的临床策略，他们可能能够减少HIV的长期持续存在并诱发无药缓解。

论文共同作者、拉根研究所所长Bruce Walker博士说，“四十多年来，HIV已缓慢但逐步地揭示了它的秘密，而这是另一个被揭示的关键秘密。将单个病毒库细胞进行可视化观察的能力曾是一个白日梦，而如今已成为现实。如今我们必须在这些信息的基础上根除这些病毒库细胞。”（生物谷 Bioon.com）

参考资料：

1. Weiwei Sun et al. Phenotypic signatures of immune selection in HIV-1 reservoir cells. Nature, 2023, doi:10.1038/s41586-022-05538-8.

2. Researchers uncover how HIV reservoir cells resist elimination by human immune responses
https://www.brighamandwomens.org/about-bwh/newsroom/press-releases-detail?id=4327