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

粘膜相關恒定T細胞（Mucosal associated invariant T, MAIT）是一類進化保守的天然免疫T細胞，表達半恒定T 細胞受體（T cell receptor, TCR）Vα7.2-Jα33鏈。不同于識別特異性肽類抗原的傳統T 細胞，MAIT細胞能夠識別MHC-I相關蛋白（major histocompatibility complex class I -related protein 1, MR1）限制性呈遞的、細菌源性的維生素B 類代謝產物，并發揮生物學功能。MAIT細胞參與了人體對抗感染性病原體的免疫防御過程，同時還調控多種炎癥反應性疾病的病理過程。HIV感染也會導致機體MAIT 細胞數量減少和功能降低，其機制尚不明確。

2020年2月19日，南方科技大學第二附屬醫院/深圳市第三人民醫院張政團隊在Science Advances發表題為：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的免疫致病新機理，為研發阻遏HIV感染者體內MAIT細胞功能損傷、降低HIV感染者易感結核提供了新的策略和科學手段。

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健康對照

測序平臺：

BD Rhapsody，Illumina NovaSeq

分析策略：

研究結果：

1. HIV-1感染者的MAIT細胞對大腸桿菌的反應減弱，但對IL-12 / 18刺激的反應正常

研究者首先對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對照（HC）的外周血單個核細胞（PBMC）中MAIT細胞進行了分析。分析發現，與對照相比，無論是否接受ART治療，HIV-1感染患者的MAIT細胞含量均顯著降低，并且，長期的抗逆轉錄病毒治療并未恢復患者外周血中的MAIT細胞。

研究者通過對在多聚甲醛（PFA）固定的大腸桿菌或IL-12/18刺激后，產生IFN-γ、細胞毒性蛋白GzmB和CD107a的能力來評估MAIT細胞的功能。結果與先前的發現一致，與對照組相比，HIV-1感染者的MAIT細胞對大腸桿菌刺激產生IFN-γ，GzmB和CD107a的水平低很多。

圖1來自HIV感染患者和健康對照的MAIT細胞對大腸桿菌或IL-12 / 18刺激的功能活性

2. MAIT細胞在HIV-1感染過程中表現出抑制受體和IFN刺激基因上調的激活狀態

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

為了更加準確地分析MAIT細胞，在C7中去除了γδT細胞后進一步分析。在HIV+和健康對照之間篩選MAIT細胞中差異表達的基因和表面蛋白，共有72個顯著上調，20個下調（P <0.01）。其中上調的蛋白質和基因，包括激活的CD38，CD134和HLA-DRA，耗竭相關基因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細胞中與T細胞功能相關的蛋白質和基因，包括CD7，CD98，CD54，DUSP1，KLRB1和JUN均下調。GO富集分析進一步表明，VIR患者的MAIT細胞中的上調基因富集在細胞激活途徑。因此，來自HIV-1感染患者的MAIT細胞表現出免疫激活的基因特征，與抑制性受體上調和ISG表達增加有關。

圖2 HIV-1感染中T細胞亞群的單細胞轉錄和表面蛋白表達譜

3. HIV-1感染期間持續的IFN-I信號傳導與MAIT細胞功能障礙有關

ScRNAseq和Abseq結果表明，HIV+患者MAIT細胞中ISG的上調導致IFN-I信號增加可能在MAIT細胞功能障礙中發揮作用。研究者進一步評估了IFN-α和IFN-β以及IFN-γ誘導的蛋白IP-10和IL-10的表達水平，結果顯示，VIR患者血漿中的IFN-α和IP-10濃度明顯高于對照和ART治療患者。值得注意的是，VIR患者在響應大腸桿菌刺激后，IP-10血漿水平與MAIT細胞產生的IFN-γ或GzmB呈負相關。這些結果表明，IFN-I信號傳導可能與HIV-1感染期間MAIT細胞功能受損有關。

圖3 IFN-1信號轉導與HIV-1感染中MAIT細胞功能障礙的相關性

4. 持續的IFN-α預處理可抑制MAIT細胞的功能

研究者通過用IFN-α分別處理24、48或72小時，探究IFN-α是否影響MAIT細胞對大腸桿菌以及IL-12 / 18刺激的反應。發現持續的IFN-α處理抑制了MAIT細胞對大腸桿菌的反應，而對細胞因子的刺激無抑制作用。（圖4）

圖4 IFN-α預處理可抑制MAIT細胞對大腸桿菌的反應

為了研究IFN-α如何削弱MAIT細胞對大腸桿菌的反應，研究者通過篩選一系列細胞進行大腸桿菌刺激實驗，結果發現單核細胞是自發和IFN-α誘導的IL-10的主要來源，持續的IFN-α刺激主要通過單核細胞產生的IL-10抑制MAIT細胞的功能。（圖5）

圖5 IFN-α誘導單核細胞產生IL-10，并抑制MAIT細胞功能

5. 阻斷IFNAR或IL-10R可以恢復HIV-1感染期間MAIT細胞的抗菌反應

研究者在體外用HIV-1病毒感染了含有或不含富集pDC的PBMC，發現HIV-1感染可誘導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MAIT細胞響應的影響，結果表明添加IL-12可以增加VIR患者MAIT細胞中IFN-γ和GzmB的產生，但不能提高CD107a的產生，而在ART治療患者中這三種蛋白質的表達均升高；阻斷IL-10R可以提高VIR和ART患者MAIT細胞中IFN-γ，GzmB和CD107a的產生。

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

圖6 MAIT細胞在HIV-1感染中的抗菌功能的恢復

綜上所述，該研究團隊闡明了HIV感染中IFN-I的免疫致病新機理，證實了pDC/IFN-I通路激活是HIV感染引起淋巴組織區域免疫損傷（包括腸道、骨髓等）的關鍵“扳機點”，提出了體內阻斷IFN-I或IL-10恢復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