人類免疫缺陷病毒（HIV）是一種能夠攻擊人體免疫系統(tǒng)的病毒，主要感染并破壞CD4+T淋巴細(xì)胞。大量研究發(fā)現(xiàn)，HIV感染者體內(nèi)多種細(xì)胞，包括單核細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞、NK細(xì)胞、天然免疫T細(xì)胞等免疫功能缺失或降低，導(dǎo)致機(jī)體不能有效清除HIV病毒。特別是近年來研究提示，HIV慢性感染時(shí)，機(jī)體多個(gè)淋巴器官和淋巴組織（包括腸道、骨髓、淋巴結(jié)等）的區(qū)域免疫能力大幅受損，并對(duì)機(jī)會(huì)性感染的防御能力大大降低。然而，HIV誘導(dǎo)的區(qū)域免疫損傷機(jī)制尚不甚清楚，目前在臨床上還缺乏靶向機(jī)體區(qū)域免疫的治療策略和手段。

粘膜相關(guān)恒定T細(xì)胞（Mucosal associated invariant T, MAIT）是一類進(jìn)化保守的天然免疫T細(xì)胞，表達(dá)半恒定T 細(xì)胞受體（T cell receptor, TCR）Vα7.2-Jα33鏈。不同于識(shí)別特異性肽類抗原的傳統(tǒng)T 細(xì)胞，MAIT細(xì)胞能夠識(shí)別MHC-I相關(guān)蛋白（major histocompatibility complex class I -related protein 1, MR1）限制性呈遞的、細(xì)菌源性的維生素B 類代謝產(chǎn)物，并發(fā)揮生物學(xué)功能。MAIT細(xì)胞參與了人體對(duì)抗感染性病原體的免疫防御過程，同時(shí)還調(diào)控多種炎癥反應(yīng)性疾病的病理過程。HIV感染也會(huì)導(dǎo)致機(jī)體MAIT 細(xì)胞數(shù)量減少和功能降低，其機(jī)制尚不明確。

2020年2月19日，南方科技大學(xué)第二附屬醫(yī)院/深圳市第三人民醫(yī)院張政團(tuán)隊(duì)在Science Advances發(fā)表題為：Sustained IFN-I  Stimulation Impairs MAIT Cell Responses to Bacteria by Inducing IL-10 during chronic HIV-1 Infection的研究論文。該研究闡明了HIV感染中IFN-I的免疫致病新機(jī)理，為研發(fā)阻遏HIV感染者體內(nèi)MAIT細(xì)胞功能損傷、降低HIV感染者易感結(jié)核提供了新的策略和科學(xué)手段。

分析思路：

測序樣本信息：

17例未接受ART治療的病毒性HIV-1感染者、17例接受2至5年ART治療的HIV-1感染者、16例未感染HIV-1健康對(duì)照

測序平臺(tái)：

BD Rhapsody，Illumina NovaSeq

分析策略：

研究結(jié)果：

1. HIV-1感染者的MAIT細(xì)胞對(duì)大腸桿菌的反應(yīng)減弱，但對(duì)IL-12 / 18刺激的反應(yīng)正常

研究者首先對(duì)17例未接受ART治療的病毒性HIV-1感染者、17例接受2至5年抑制性ART治療的HIV-1感染者、16例未感染HIV-1對(duì)照（HC）的外周血單個(gè)核細(xì)胞（PBMC）中MAIT細(xì)胞進(jìn)行了分析。分析發(fā)現(xiàn)，與對(duì)照相比，無論是否接受ART治療，HIV-1感染患者的MAIT細(xì)胞含量均顯著降低，并且，長期的抗逆轉(zhuǎn)錄病毒治療并未恢復(fù)患者外周血中的MAIT細(xì)胞。

研究者通過對(duì)在多聚甲醛（PFA）固定的大腸桿菌或IL-12/18刺激后，產(chǎn)生IFN-γ、細(xì)胞毒性蛋白GzmB和CD107a的能力來評(píng)估MAIT細(xì)胞的功能。結(jié)果與先前的發(fā)現(xiàn)一致，與對(duì)照組相比，HIV-1感染者的MAIT細(xì)胞對(duì)大腸桿菌刺激產(chǎn)生IFN-γ，GzmB和CD107a的水平低很多。

圖1來自HIV感染患者和健康對(duì)照的MAIT細(xì)胞對(duì)大腸桿菌或IL-12 / 18刺激的功能活性

2. MAIT細(xì)胞在HIV-1感染過程中表現(xiàn)出抑制受體和IFN刺激基因上調(diào)的激活狀態(tài)

為了確定HIV-1感染期間MAIT細(xì)胞的表型和分子特征，研究者使用了Abseq結(jié)合BD Rhapsody平臺(tái)的scRNAseq來比較2個(gè)健康對(duì)照和4個(gè)病毒性HIV-1感染患者（viremic HIV-1–infected subjects, VIR）總外周T細(xì)胞中29種表面蛋白的表達(dá)水平和259個(gè)基因的mRNA轉(zhuǎn)錄水平。共分為18個(gè)cluster，根據(jù)細(xì)胞的基因轉(zhuǎn)錄和表面蛋白表達(dá)情況，鑒定出六個(gè)CD8 T細(xì)胞（C0-C2，C8，C11和C13）、五個(gè)CD4 T細(xì)胞（C3，C5，C6，C9和C12）亞群、以及NK細(xì)胞（C4）和MAIT /γδT細(xì)胞（C7）亞群。與健康對(duì)照相比，VIR患者的CD4 T細(xì)胞比例降低、C7亞群的MAIT /γδT細(xì)胞也有所減少，而CD8 T細(xì)胞比例升高。

為了更加準(zhǔn)確地分析MAIT細(xì)胞，在C7中去除了γδT細(xì)胞后進(jìn)一步分析。在HIV+和健康對(duì)照之間篩選MAIT細(xì)胞中差異表達(dá)的基因和表面蛋白，共有72個(gè)顯著上調(diào)，20個(gè)下調(diào)（P <0.01）。其中上調(diào)的蛋白質(zhì)和基因，包括激活的CD38，CD134和HLA-DRA，耗竭相關(guān)基因LAG3和TIGIT，和IFN刺激基因（ISG），包括CXCR3，STAT1和CCL5。相反，HIV-1感染患者的MAIT細(xì)胞中與T細(xì)胞功能相關(guān)的蛋白質(zhì)和基因，包括CD7，CD98，CD54，DUSP1，KLRB1和JUN均下調(diào)。GO富集分析進(jìn)一步表明，VIR患者的MAIT細(xì)胞中的上調(diào)基因富集在細(xì)胞激活途徑。因此，來自HIV-1感染患者的MAIT細(xì)胞表現(xiàn)出免疫激活的基因特征，與抑制性受體上調(diào)和ISG表達(dá)增加有關(guān)。

圖2 HIV-1感染中T細(xì)胞亞群的單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄和表面蛋白表達(dá)譜

3. HIV-1感染期間持續(xù)的IFN-I信號(hào)傳導(dǎo)與MAIT細(xì)胞功能障礙有關(guān)

ScRNAseq和Abseq結(jié)果表明，HIV+患者M(jìn)AIT細(xì)胞中ISG的上調(diào)導(dǎo)致IFN-I信號(hào)增加可能在MAIT細(xì)胞功能障礙中發(fā)揮作用。研究者進(jìn)一步評(píng)估了IFN-α和IFN-β以及IFN-γ誘導(dǎo)的蛋白IP-10和IL-10的表達(dá)水平，結(jié)果顯示，VIR患者血漿中的IFN-α和IP-10濃度明顯高于對(duì)照和ART治療患者。值得注意的是，VIR患者在響應(yīng)大腸桿菌刺激后，IP-10血漿水平與MAIT細(xì)胞產(chǎn)生的IFN-γ或GzmB呈負(fù)相關(guān)。這些結(jié)果表明，IFN-I信號(hào)傳導(dǎo)可能與HIV-1感染期間MAIT細(xì)胞功能受損有關(guān)。

圖3 IFN-1信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)與HIV-1感染中MAIT細(xì)胞功能障礙的相關(guān)性

4. 持續(xù)的IFN-α預(yù)處理可抑制MAIT細(xì)胞的功能

研究者通過用IFN-α分別處理24、48或72小時(shí)，探究IFN-α是否影響MAIT細(xì)胞對(duì)大腸桿菌以及IL-12 / 18刺激的反應(yīng)。發(fā)現(xiàn)持續(xù)的IFN-α處理抑制了MAIT細(xì)胞對(duì)大腸桿菌的反應(yīng)，而對(duì)細(xì)胞因子的刺激無抑制作用。（圖4）

圖4 IFN-α預(yù)處理可抑制MAIT細(xì)胞對(duì)大腸桿菌的反應(yīng)

為了研究IFN-α如何削弱MAIT細(xì)胞對(duì)大腸桿菌的反應(yīng)，研究者通過篩選一系列細(xì)胞進(jìn)行大腸桿菌刺激實(shí)驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)單核細(xì)胞是自發(fā)和IFN-α誘導(dǎo)的IL-10的主要來源，持續(xù)的IFN-α刺激主要通過單核細(xì)胞產(chǎn)生的IL-10抑制MAIT細(xì)胞的功能。（圖5）

圖5 IFN-α誘導(dǎo)單核細(xì)胞產(chǎn)生IL-10，并抑制MAIT細(xì)胞功能

5. 阻斷IFNAR或IL-10R可以恢復(fù)HIV-1感染期間MAIT細(xì)胞的抗菌反應(yīng)

研究者在體外用HIV-1病毒感染了含有或不含富集pDC的PBMC，發(fā)現(xiàn)HIV-1感染可誘導(dǎo)IP-10和IL-10的水平的顯著升高，而抗IFNAR2抗體則可將其消除，證明IFN-I信號(hào)在HIV-1存在的情況下被激活。研究者隨后分析了IL-12和IL-10途徑對(duì)MAIT細(xì)胞響應(yīng)的影響，結(jié)果表明添加IL-12可以增加VIR患者M(jìn)AIT細(xì)胞中IFN-γ和GzmB的產(chǎn)生，但不能提高CD107a的產(chǎn)生，而在ART治療患者中這三種蛋白質(zhì)的表達(dá)均升高；阻斷IL-10R可以提高VIR和ART患者M(jìn)AIT細(xì)胞中IFN-γ，GzmB和CD107a的產(chǎn)生。

HIV-1感染患者的結(jié)核分枝桿菌（Mtb）的合并感染率很高，這也是導(dǎo)致艾滋病相關(guān)死亡的主要原因之一。感染HIV-1的患者其MAIT細(xì)胞抗Mtb的功能受損。研究者對(duì)恢復(fù)MAIT細(xì)胞功能是否可以提高HIV-1感染患者M(jìn)AIT細(xì)胞的抗Mtb能力進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，阻斷IL-10R顯著增加了來自VIR和ART患者的MAIT細(xì)胞對(duì)H37Ra的反應(yīng)，這表明HIV-1感染患者M(jìn)AIT細(xì)胞的抗Mtb反應(yīng)能力得到了改善。

圖6 MAIT細(xì)胞在HIV-1感染中的抗菌功能的恢復(fù)

綜上所述，該研究團(tuán)隊(duì)闡明了HIV感染中IFN-I的免疫致病新機(jī)理，證實(shí)了pDC/IFN-I通路激活是HIV感染引起淋巴組織區(qū)域免疫損傷（包括腸道、骨髓等）的關(guān)鍵“扳機(jī)點(diǎn)”，提出了體內(nèi)阻斷IFN-I或IL-10恢復(fù)上述重要臟器免疫功能的新的治療策略。

原文鏈接：

https://advances.sciencemag.org/content/6/8/eaaz0374