文献解读｜scRNA-seq揭示HBV感染患者与疾病阶段相关的肝内和外周免疫特征
导语
IA和AR均以肝内大量CD8+ T (Tex)细胞枯竭为特征。IA中Tex细胞主要来源于肝内GZMK+效应记忆T细胞和自我扩增。而外周CX3CR1+效应T细胞和GZMK+效应记忆T细胞是AR中Tex细胞的主要来源。在IA而非AR中，Tex细胞与调节性CD4+ T细胞之间以及Tex与FCGR3A+巨噬细胞之间观察到显著的细胞-细胞相互作用。这种相互作用可能分别通过人类白细胞抗原I类分子及其受体CANX和LILRBs介导，从而导致抗病毒免疫反应的功能障碍。相比之下，CX3CR1+GNL Y+中央记忆CD8+ T细胞在AR的肝脏和血液中同时扩增，为病毒化解提供了潜在的替代标记物。临床中，肝内Tex细胞与血清丙氨酸转氨酶水平及组织学分级评分呈正相关。
科学问题
剖析了HBV感染不同阶段的协调免疫反应，为充分了解免疫发病机制和制定有效的治疗策略提供了丰富的资源。
实验设计
对23个个体的46对肝脏和血液样本中的243000个细胞进行了单细胞RNA测序，包括6个免疫耐受者、5个免疫活跃者(IA)、3个急性恢复者(AR)、3个慢性缓解者(AR)和6个无HBV健康对照(hc)。
研究结果
1. HBV感染者的单细胞免疫图谱
研究入组乙肝感染不同阶段患者（包括免疫耐受期—IT，n=6；免疫活化期—IA，n=5；急性感染恢复期—AR，n=3；慢性感染治愈患者—CR，n=3）和健康肝移植供者（HC，n=6）作为对照。留取入组对象外周血和肝穿组织，流式分选富集CD45+免疫细胞，利用10X Genomics单细胞测序平台进行单细胞转录组、TCR、BCR分析。研究共纳入来自23个人的46个样本，得到24.3万个免疫细胞单细胞转录组。解析了CD8+ T、CD4+ T、NK、T、B、髓系细胞等8个主要免疫细胞群和60个亚群的转录特征及变化特点。
2. HBV感染患者Tex扩增和MAIT细胞丢失
根据转录组特征，CD8+ T细胞可进一步分为12个亚群，包括在PBMC中富集的naive、效应亚群和在肝脏中富集的耗竭、MAIT亚群等。通过比较CD8+ T细胞在不同分组间的变化特点，发现相较于HC组，耗竭CD8+ T细胞（Tex）在IT、IA和AR组肝脏中增多，其中IA和AR的增加幅度更大且呈现更显著的耗竭相关转录特征。进一步通过基于TCR追踪的STARTRAC算法[3]对CD8+ T细胞的动态特点（包括克隆扩增、表型转换及组织间迁移）进行分析，IA和AR两组间呈现显著差异。其中IA组耗竭CD8+ T细胞主要来自于自身克隆扩增；而AR组耗竭CD8+ T细胞更多来自外周效应T细胞的浸润和转化。同时发现，患者外周血一群CX3CR1+ 中心记忆CD8+ T（Tcm）细胞亚群的频率，具有预测HBV清除的潜在应用价值。
3. IT和IA患者肝内调节性CD4+ T细胞增加
对CD4+ T细胞和髓系细胞的分析发现，肝脏驻留的调节性CD4+ T细胞在慢性感染期患者（IT和IA）肝脏中富集，调节性巨噬细胞在IT期富集。通过]对细胞的空间互作关系进行分析发现，在慢性感染期患者肝组织中，特异性存在Treg-Tex-Mreg的互作网络。并通过多色免疫组化对生信发现进行验证，确定了慢性感染期患者肝脏三群细胞的空间邻近关系并鉴定Tex细胞上HLA-I类分子和Mreg上白细胞免疫球蛋白样受体 (LILR)是潜在的互作效应信号。
4. Treg和Tex细胞之间潜在的细胞-细胞相互作用
Tex和Treg在IT和IA患者的肝脏中协调扩张，Vimentin由VIM基因编码，是Treg活性的关键代谢和功能控制器。此外，HLA- E_KLRD1信号参与介导慢性HBV和HCV感染中的T细胞功能障碍和病毒持久性。
5. HBV感染患者肝内髓系细胞及其与T细胞的相互作用
LILRB1和LILRB2可以通过与CD8+ T细胞竞争HLA- I结合，以及通过其基于酪氨酸的免疫受体基序募集抑制分子，从而促进肿瘤微环境中的免疫逃避。综上所述，这些结果表明FCGR3A+巨噬细胞在CHB中调节T细胞反应的核心作用，可能是通过HLA- I_LILRB信号通路。
6. 肝脏免疫亚群与临床参数的相关性
ALT水平与肝脏中MAIT细胞频率呈负相关，与CD8+ T ex、T reg和CD4T_c10- CXCL13频率呈正相关。MAIT细胞与肝活检的肝组织学分级评分呈负相关，CD8+ Tex与肝组织学分级评分呈正相关。IT患者中大量的HBV DNA和HBsAg可能与髓样室的改变有关，而IA和AR患者的肝损伤可能与T细胞功能障碍密切相关。
参考文献：
Zhang C, Li J, Cheng Y, Meng F, Song JW, Fan X, Fan H, Li J, Fu YL, Zhou MJ, Hu W, Wang SY, Fu YJ, Zhang JY, Xu RN, Shi M, Hu X, Zhang Z, Ren X, Wang FS. Single-cell RNA sequencing reveals intrahepatic and peripheral immune characteristics related to disease phases in HBV-infected patients. Gut. 2023 Jan;72(1):153-167. doi: 10.1136
