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题目：Phenotypic signatures of immune selection in HIV-1 reservoir cells
期刊：Nature
IF：69.504
发表时间：2023年1月4日
通讯作者单位：Ragon研究所
DOI：https://doi.org/10.1038/s41586-022-05538-8
主要内容：
复杂的实验方法揭示了使罕见的HIV感染细胞在服用抗逆转录病毒药物的人体内持续存在几十年的细胞和免疫系统机制。
在改变生活的发现--一种组合的抗病毒药物可以有效地抑制HIV的复制--的25年多以后，仍然没有治愈这种感染。该病毒隐藏在免疫细胞中，这些细胞含有整合到其DNA中的HIV基因组副本；这种罕见的细胞类型形成了一个终生存在的群体。作者揭示了这些被HIV感染的细胞（被称为贮藏细胞）能够持续存在的机制。
感染者体内的贮藏细胞数量随着时间的推移保持相对稳定，目前的抗逆转录病毒疗法（ARTs）不可能单独消除HIV。因此，必须终身服用抗逆转录病毒药物，以防止病毒从这些长存的库中重新出现。HIV主要存在于被称为记忆性CD4+T细胞的免疫细胞中。由于记忆性CD4+T细胞具有固有的生存和增殖能力，免疫记忆可以持续几十年。然而，HIV感染的细胞是否像其他长寿的记忆T细胞一样使用相同的机制来持续存在，或具有不同的特性，一直不清楚。
克拉克及其同事使用了一种名为FIND-seq的微流控技术来分离和研究贮藏细胞。这种方法使作者能够分析三个多年来一直接受抗逆转录病毒疗法的艾滋病毒感染者的细胞的基因表达情况（转录组）。通过将单细胞嵌入琼脂糖液滴，并使用一种技术扩增HIV基因组的一小部分（如果存在的话），克拉克及其同事将含有HIV的细胞与未感染的细胞进行了物理分离，然后分析了这两个群体的细胞RNA。两组基因，仅占测量的转录组的0.81%，将HIV感染的记忆CD4+T细胞与未感染的细胞区分开来。
通过检查所有研究参与者中两类细胞之间表达模式不同的选定转录物清单，克拉克及其同事确定了四个基因，它们在受感染细胞中的表达水平高于未受感染细胞。这四个基因已知通过修饰称为组蛋白的DNA结合蛋白或暂停转录基因的RNA聚合酶II酶来限制艾滋病毒基因组的转录。
相反，与未感染的细胞相比，促进HIV转录的四个基因的表达在感染的细胞中被下调了。除了这种独特的基因表达模式（这将有助于病毒进入休眠（潜伏）状态）外，HIV感染的细胞还表现出与增强生存和增殖有关的特征。这些特征让人联想到那些在持续数十年的记忆细胞中发现的特征，它们确保了长寿命记忆CD4+T细胞的维持。
Sun等人专注于HIV储库细胞的特征（表型），并寻找在受感染和未受感染细胞中具有不同表达模式的细胞表面蛋白。尽管以前的一些研究已经确定了优先由HIV感染细胞表达的细胞表面蛋白13，但由于考虑的预定义蛋白数量较少，或者需要刺激病毒潜伏的细胞以显示其感染状态，因此该研究受到了限制。Sun等人开发了一种单细胞测序方法，比较了5名多年来血液中检测不到HIV的HIV患者的CD4+T细胞中53种细胞表面蛋白的表达水平。
使用一种扩增HIV基因组的18个小片段的方法来识别HIV感染细胞。这种方法使研究人员能够关注那些含有基因完整且可能具有复制能力的HIV基因组的罕见细胞。正是这些细胞应该成为旨在消除HIV的战略的目标。然而，它们的数量远远超过了具有缺陷的病毒基因组的细胞，从治愈的角度来看，这些细胞大多是不相关的。
与未感染的细胞相比，可能含有完整HIV基因组的稀有细胞表达了更高水平的 "免疫检查点 "分子，这些分子是T细胞功能的负面调节器。这一发现证实并扩展了以前的研究结果，这些研究报告了储库细胞中免疫检查点分子的高表达量；这种分子已知会促进HIV潜伏期。值得注意的是，HIV感染的细胞也表达了免疫检查点分子的几个结合伙伴（配体），这表明HIV感染的细胞可能会抑制免疫细胞的杀伤能力，从而使贮藏细胞在逃避免疫系统破坏的能力方面具有选择性优势。
与血液中受感染细胞的情况不同，来自淋巴组织的贮备细胞只有有限数量的蛋白质，这些蛋白质能保护它们免受免疫细胞介导的杀伤。相反，淋巴储库细胞显示出与抵抗一种叫做细胞凋亡的细胞死亡有关的特征，以及表达促进生存的分子的迹象。这一发现表明，负责进化选择HIV感染细胞的机制在血液和其他组织之间有所不同。
这两项研究使用不同但互补的方法，揭示了HIV感染细胞的特点，使这种细胞得以持续存在。因为它们测量的是不同的方面，转录组和表型分析确定了有助于HIV生存的不同分子。然而，这些分子促进HIV持续存在的方式在很大程度上是重叠的，这表明潜在机制中存在功能冗余（图1）。
在这两项研究中，都发现有助于HIV转录沉默的分子在HIV感染的细胞中比在未感染的细胞中表达得更高。Sun等人发现的免疫检查点分子与其配体之间的相互作用是否如Clark等人报告的那样，导致沉默HIV序列表达的因子上调，目前尚不清楚。同样未知的是，基因表达分析所显示的HIV感染细胞中促进生存和增殖信号通路的活性增加，是否是表型结果所显示的促进生存的细胞表面蛋白参与的结果。需要结合RNA和蛋白质分析的研究来研究这种可能性。
经历了多年抗逆转录病毒疗法的感染细胞的特征揭示了储库所面临的压力。鉴于储库细胞经常表达保护它们不被免疫细胞破坏的分子，这指出了一种可能被利用来加速消除HIV的机制。例如，阻断免疫检查点配体将使贮藏细胞对免疫细胞的杀伤更加敏感。
这两项研究显示，HIV感染细胞的持久性超出了记忆性CD4+T细胞的精湛能力和维持终身免疫力的机制。沉默HIV基因和逃避免疫系统的压力是长寿储库必须使用的其他技能，以便生存。这三种机制是否必须在每个受感染的细胞中发挥作用以确保其长期存在，目前仍不清楚。
这些发现可能表明，我们应该重新调整我们的工作方向，以根除储库，但代价是什么？虽然现在判断是否必须同时针对所有三种机制来消除储库细胞还为时过早，但任何能稍微减少储库但影响稳定的ART患者健康的方法都是不可接受的。与促成T细胞免疫长寿的细胞因素不同，可能很难在不损害免疫记忆的情况下进行对抗，而驱动HIV潜伏期和逃避免疫细胞破坏的细胞和病毒分子可能是治疗性策略的更现实的目标。
原文链接：https://www.nature.com/articles/s41586-022-05538-8
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