人类免疫缺陷病毒（HIV）是一种能够攻击人体免疫系统的病毒，主要感染并破坏CD4+T淋巴细胞。大量研究发现，HIV感染者体内多种细胞，包括单核细胞、树突状细胞、NK细胞、天然免疫T细胞等免疫功能缺失或降低，导致机体不能有效清除HIV病毒。特别是近年来研究提示，HIV慢性感染时，机体多个淋巴器官和淋巴组织（包括肠道、骨髓、淋巴结等）的区域免疫能力大幅受损，并对机会性感染的防御能力大大降低。然而，HIV诱导的区域免疫损伤机制尚不甚清楚，目前在临床上还缺乏靶向机体区域免疫的治疗策略和手段。

粘膜相关恒定T细胞（Mucosal associated invariant T, MAIT）是一类进化保守的天然免疫T细胞，表达半恒定T 细胞受体（T cell receptor, TCR）Vα7.2-Jα33链。不同于识别特异性肽类抗原的传统T 细胞，MAIT细胞能够识别MHC-I相关蛋白（major histocompatibility complex class I -related protein 1, MR1）限制性呈递的、细菌源性的维生素B 类代谢产物，并发挥生物学功能。MAIT细胞参与了人体对抗感染性病原体的免疫防御过程，同时还调控多种炎症反应性疾病的病理过程。HIV感染也会导致机体MAIT 细胞数量减少和功能降低，其机制尚不明确。

2020年2月19日，南方科技大学第二附属医院/深圳市第三人民医院张政团队在Science Advances发表题为：Sustained IFN-I  Stimulation Impairs MAIT Cell Responses to Bacteria by Inducing IL-10 during chronic HIV-1 Infection的研究论文。该研究阐明了HIV感染中IFN-I的免疫致病新机理，为研发阻遏HIV感染者体内MAIT细胞功能损伤、降低HIV感染者易感结核提供了新的策略和科学手段。

分析思路：

测序样本信息：

17例未接受ART治疗的病毒性HIV-1感染者、17例接受2至5年ART治疗的HIV-1感染者、16例未感染HIV-1健康对照

测序平台：

BD Rhapsody，Illumina NovaSeq

分析策略：

研究结果：

1. HIV-1感染者的MAIT细胞对大肠杆菌的反应减弱，但对IL-12 / 18刺激的反应正常

研究者首先对17例未接受ART治疗的病毒性HIV-1感染者、17例接受2至5年抑制性ART治疗的HIV-1感染者、16例未感染HIV-1对照（HC）的外周血单个核细胞（PBMC）中MAIT细胞进行了分析。分析发现，与对照相比，无论是否接受ART治疗，HIV-1感染患者的MAIT细胞含量均显着降低，并且，长期的抗逆转录病毒治疗并未恢复患者外周血中的MAIT细胞。

研究者通过对在多聚甲醛（PFA）固定的大肠杆菌或IL-12/18刺激后，产生IFN-γ、细胞毒性蛋白GzmB和CD107a的能力来评估MAIT细胞的功能。结果与先前的发现一致，与对照组相比，HIV-1感染者的MAIT细胞对大肠杆菌刺激产生IFN-γ，GzmB和CD107a的水平低很多。

图1来自HIV感染患者和健康对照的MAIT细胞对大肠杆菌或IL-12 / 18刺激的功能活性

2. MAIT细胞在HIV-1感染过程中表现出抑制受体和IFN刺激基因上调的激活状态

为了确定HIV-1感染期间MAIT细胞的表型和分子特征，研究者使用了Abseq结合BD Rhapsody平台的scRNAseq来比较2个健康对照和4个病毒性HIV-1感染患者（viremic HIV-1–infected subjects, VIR）总外周T细胞中29种表面蛋白的表达水平和259个基因的mRNA转录水平。共分为18个cluster，根据细胞的基因转录和表面蛋白表达情况，鉴定出六个CD8 T细胞（C0-C2，C8，C11和C13）、五个CD4 T细胞（C3，C5，C6，C9和C12）亚群、以及NK细胞（C4）和MAIT /γδT细胞（C7）亚群。与健康对照相比，VIR患者的CD4 T细胞比例降低、C7亚群的MAIT /γδT细胞也有所减少，而CD8 T细胞比例升高。

为了更加准确地分析MAIT细胞，在C7中去除了γδT细胞后进一步分析。在HIV+和健康对照之间筛选MAIT细胞中差异表达的基因和表面蛋白，共有72个显着上调，20个下调（P <0.01）。其中上调的蛋白质和基因，包括激活的CD38，CD134和HLA-DRA，耗竭相关基因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细胞中与T细胞功能相关的蛋白质和基因，包括CD7，CD98，CD54，DUSP1，KLRB1和JUN均下调。GO富集分析进一步表明，VIR患者的MAIT细胞中的上调基因富集在细胞激活途径。因此，来自HIV-1感染患者的MAIT细胞表现出免疫激活的基因特征，与抑制性受体上调和ISG表达增加有关。

图2 HIV-1感染中T细胞亚群的单细胞转录和表面蛋白表达谱

3. HIV-1感染期间持续的IFN-I信号传导与MAIT细胞功能障碍有关

ScRNAseq和Abseq结果表明，HIV+患者MAIT细胞中ISG的上调导致IFN-I信号增加可能在MAIT细胞功能障碍中发挥作用。研究者进一步评估了IFN-α和IFN-β以及IFN-γ诱导的蛋白IP-10和IL-10的表达水平，结果显示，VIR患者血浆中的IFN-α和IP-10浓度明显高于对照和ART治疗患者。值得注意的是，VIR患者在响应大肠杆菌刺激后，IP-10血浆水平与MAIT细胞产生的IFN-γ或GzmB呈负相关。这些结果表明，IFN-I信号传导可能与HIV-1感染期间MAIT细胞功能受损有关。

图3 IFN-1信号转导与HIV-1感染中MAIT细胞功能障碍的相关性

4. 持续的IFN-α预处理可抑制MAIT细胞的功能

研究者通过用IFN-α分别处理24、48或72小时，探究IFN-α是否影响MAIT细胞对大肠杆菌以及IL-12 / 18刺激的反应。发现持续的IFN-α处理抑制了MAIT细胞对大肠杆菌的反应，而对细胞因子的刺激无抑制作用。（图4）

图4 IFN-α预处理可抑制MAIT细胞对大肠杆菌的反应

为了研究IFN-α如何削弱MAIT细胞对大肠杆菌的反应，研究者通过筛选一系列细胞进行大肠杆菌刺激实验，结果发现单核细胞是自发和IFN-α诱导的IL-10的主要来源，持续的IFN-α刺激主要通过单核细胞产生的IL-10抑制MAIT细胞的功能。（图5）

图5 IFN-α诱导单核细胞产生IL-10，并抑制MAIT细胞功能

5. 阻断IFNAR或IL-10R可以恢复HIV-1感染期间MAIT细胞的抗菌反应

研究者在体外用HIV-1病毒感染了含有或不含富集pDC的PBMC，发现HIV-1感染可诱导IP-10和IL-10的水平的显著升高，而抗IFNAR2抗体则可将其消除，证明IFN-I信号在HIV-1存在的情况下被激活。研究者随后分析了IL-12和IL-10途径对MAIT细胞响应的影响，结果表明添加IL-12可以增加VIR患者MAIT细胞中IFN-γ和GzmB的产生，但不能提高CD107a的产生，而在ART治疗患者中这三种蛋白质的表达均升高；阻断IL-10R可以提高VIR和ART患者MAIT细胞中IFN-γ，GzmB和CD107a的产生。

HIV-1感染患者的结核分枝杆菌（Mtb）的合并感染率很高，这也是导致艾滋病相关死亡的主要原因之一。感染HIV-1的患者其MAIT细胞抗Mtb的功能受损。研究者对恢复MAIT细胞功能是否可以提高HIV-1感染患者MAIT细胞的抗Mtb能力进行了研究，结果表明，阻断IL-10R显著增加了来自VIR和ART患者的MAIT细胞对H37Ra的反应，这表明HIV-1感染患者MAIT细胞的抗Mtb反应能力得到了改善。

图6 MAIT细胞在HIV-1感染中的抗菌功能的恢复

综上所述，该研究团队阐明了HIV感染中IFN-I的免疫致病新机理，证实了pDC/IFN-I通路激活是HIV感染引起淋巴组织区域免疫损伤（包括肠道、骨髓等）的关键“扳机点”，提出了体内阻断IFN-I或IL-10恢复上述重要脏器免疫功能的新的治疗策略。

原文链接：

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