中山大学中山医学院邓凯组在Sciences Trans Med发表了一项重要的HIV治愈研究。邓凯是Siliciano的博士,于2015年发表了那篇HIV治愈T细胞应答领域最重要的Nature文章(http://t.cn/AXXx9lSf)。目前是中国HIV治愈研究领域的骨干。
这项最新研究,通过深度多维的数据分析,细致揭示了HIV-1感染诱导CD4+ T细胞跨分化为CD8+ T细胞的证据。在细胞表型与谱系追踪的定量分析中,研究团队利用流式细胞术与体外感染模型,对清除游离HIV后的受感染细胞进行了长达数周的纵向监测。结果显示,在感染发生后的早期,受Nef和Vpu蛋白协同下调表面CD4分子的影响,受感染的CD4 T细胞首先表现为CD4-的“双阴性”状态。然而随着时间推移,这群细胞并未如预期般重新表达CD4,相反,其中一个显著的细胞亚群开始特异性地从头表达CD8α与CD8β分子,最终转化为外周标志物为CD8+的T细胞。为了排除病毒随机感染了极少数外周血中极其罕见的CD4+CD8+双阳性T细胞或处于发育早期的未成熟T细胞这一非跨分化解释,研究团队引入了高分辨率的T细胞受体(TCR)高通量测序。结果显示,这群新生成的CD8+ T细胞所携带的TCRβ链CDR3区基因重排序列,与未感染前纯化的初始CD4+ T细胞群体的TCR谱系表现出高度的克隆同源性与空间重叠,这一分子层面的命运追踪数据确凿证实了该细胞群体的CD4+谱系起源。
在scRNA-seq与功能异质性分析中,差异基因表达(DEG)图谱和拟时序分析(Pseudotime Analysis)进一步证实了这群跨分化细胞的精确亚群来源与功能状态。数据表明,这群新型CD8+ T细胞在转录组学特征上与传统的外周细胞毒性CD8+ T细胞(CTL)存在显著差异,它们并不高表达GZMB(颗粒酶B)和PRF1(穿孔素)等杀伤性效应分子。相反,它们高度富集了FOXP3、IL2RA(CD25)以及CTLA4等调节性T细胞(Treg)的特征性转录因子与免疫抑制标志物。这表明,跨分化现象并非在所有CD4+ T细胞中均等发生,而是高频率地特异性发生于调节性CD4+ T细胞(Treg)亚群中,且细胞在经历谱系重编程后,依然在很大程度上保留了原有的免疫抑制与调节性表型。
在分子驱动机制的敲除与互补实验中,研究逐一筛选了HIV-1编码的辅助蛋白,最终将关键靶点锁定了病毒蛋白R(Vpr)。结果分析显示,当使用Vpr缺陷型(ΔVpr)HIV-1病毒株感染细胞时,CD4+向CD8+ T细胞的跨分化比例较野生型毒株出现了断崖式下跌。在分子通路上,RNA-seq通路富集分析(GSEA)显示,Vpr的表达特异性激活了转化生长因子-β(TGF-β)信号通路,导致下游Smad2/3磷酸化水平显著上调。通过在培养体系中加入TGF-β受体小分子抑制剂(如SB431542),跨分化现象受到了明显的剂量依赖性阻断,这在机制上证实了Vpr-TGF-β-Smad轴是驱动这一谱系重塑的核心信号通路。
在抗原提呈限制性的功能验证中,为了证明这群跨分化的CD8+ T细胞在功能上依然留有CD4+细胞的“免疫印迹“(新冠以来十分流行的概念),研究团队设计了混合淋巴细胞反应(MLR)及抗原特异性刺激实验。常规CD8+ T细胞的TCR只能识别由HLA-I类分子提呈的8-11个氨基酸的短肽抗原,而本研究的结果表明,这群新型CD8+ T细胞在遭遇HLA-I阻断剂时激活状态不受影响,但在加入HLA-II类分子(如HLA-DR/DQ/DP)特异性单克隆抗体后,其细胞因子的分泌与增殖应答被完全抑制。这一关键细节证实,它们在跨分化后仍然保留了对HLA-II类分子的限制性(HLA class II-restricted),其TCR依然在识别原本只有CD4+ T细胞才能识别的由HLA-II提呈的外源性抗原表位。
该研究结果在医学上的深远意义在于,它颠覆了潜伏病毒储藏库(Latent Reservoir)的细胞生物学的认识。在传统的HIV研究与临床检测中,CD8+ T细胞因不表达CD4受体,一向被认为对HIV-1具有天然的免疫力,因而在清除潜伏库的抗病毒策略(Shock and Kill)中常常被排除在靶向范围之外。然而,本研究的数据清晰地表明,这群外表伪装成CD8+、实质由CD4+ Treg跨分化而来的特殊细胞亚群,内部不仅整合了具有复制活性的完整HIV-1前病毒(Provirus)基因组,并且由于其自带的Treg抑制性表型,能够有效逃避宿主自身的免疫监视。它们构成了临床上一个此前长期被完全忽视的、受HLA-II限制的隐匿性HIV-1病毒潜伏储藏库。这一发现极大地拓展了科学界对HIV慢性感染和免疫逃逸机制的解剖学认知,提示未来旨在彻底治愈艾滋病的临床药物研发,必须将这群跨分化的新型CD8+ T细胞纳入精准免疫靶向与清除的策略中去。
