项目文章丨单细胞测序揭示慢性HIV感染者T细胞动态变化及ART治疗的影响
2022年3月29日，北京博奥晶典生物技术有限公司合作解放军总医院第五医学中心感染病医学部、国家感染性疾病临床医学研究中心王福生院士团队与北京大学生物医学前沿创新中心（BIOPIC）、北京未来基因诊断高精尖创新中心（ICG）、生命科学学院白凡教授团队的研究人员在 Cell Discovery（IF: 10.834）发表了基于单细胞转录组测序和单细胞 TCR 测序技术揭示慢性 HIV 感染者 T 细胞动态变化及 ART（抗逆转录病毒治疗） 治疗影响的研究成果。该研究采用单细胞多组学技术和流式细胞荧光分选技术，全面分析了慢性 HIV 感染期间 T 细胞亚群的免疫学特征和变化。本研究中 10x Genomics 单细胞多组学测序由博奥晶典提供。
【发表期刊】Cell Discovery
【发布时间】2022年3月29日
【影响因子】10.834
【发表单位】中国人民解放军总医院第五医学中心&北京大学
研究背景
人类免疫缺陷病毒（human immunodeficiency virus, HIV）的感染是全球范围内一个重要的公共卫生问题。人体感染 HIV 后如果不加干预，最终会发展为艾滋病（AIDS，即获得性免疫缺陷综合征）。在 HIV 感染过程中，CD4+ T 细胞是 HIV 攻击的主要靶细胞，而 CD8+ T 细胞是发挥抗病毒作用的主要细胞。已知 CD4+ T 细胞数量的减少和 CD8+ T 细胞功能的紊乱在 AIDS 进展中起着非常重要的作用，但 T 细胞由许多高度特化的具有不同免疫功能的亚群组成，HIV 感染后不同亚群分别产生怎样的变化值得深入探究。
研究思路
主要结果
1、 HIV 感染和 ART 治疗后 T 细胞的转录图谱构建
该研究分别富集了来自 4 名健康个体（HD 组）和 14 名慢性 HIV 感染者外周血中的CD4+ T 和 CD8+ T 细胞，慢性 HIV 感染者包括 9 个来自未经治疗的 HIV 感染者的样本（TP 组）和 8 个接受 ART 治疗后的样本（ART 组），其中 3 名感染者提供了 ART 治疗前后匹配的样本（图1）。结合单细胞转录组以及免疫组学数据，研究人员深度解析了慢性 HIV 感染和 ART 治疗后 T 细胞的转录图谱（图1）。
2、HIV 感染和 ART 治疗后 T 细胞的细胞组成和功能状态的动态变化
研究人员发现，HIV 感染者外周血中 CD4+ Naive 和 CD8+ Naive 细胞显著下降，具有高细胞毒性和克隆扩增的 CD4+ T 和 CD8+ T 细胞亚群显著增加；ART 治疗后，效应型 T 细胞相对数量减少，同时 CD4+ Naive 和 CD8+ Naive 细胞的数量有所回升，但无法恢复到健康人的水平和状态。重要的是，本研究发现一群高表达 GNLY 基因的效应型 CD4+ T 和 CD8+ T 细胞，这些细胞在 ART 治疗后，不同于其他效应型 T 细胞，其相对比例不降反升。差异基因分析及功能富集分析等显示在 HIV 感染及 ART 治疗后不同 T 细胞亚群具有不同给的分子表达特征（图2-3）。
3、高表达 GNLY 的 T 细胞在慢性 HIV 感染者中的临床意义
研究者利用基于 T 细胞组成的层次聚类方法，将样本分成对应不同临床结果的三组（图4）。值得注意的是，ART 治疗后的 HIV 感染者被分成了免疫响应良好和不良的两组。通过进一步扩大 ART 治疗队列（10 例 INR& 10 例 CR）发现，CD4+ Effector-GNLY 和 CD8+ Effector-GNLY 细胞的比例同 HIV 感染者 ART 治疗后较差的免疫重建状态相关（图4）。
研究意义
该研究深度解析了慢性 HIV 感染者外周血中 T 细胞亚群组成和状态的动态变化及 ART 治疗的影响，为临床诊断和科学研究提供了丰富的资源，有助于更好地了解慢性 HIV 感染期间的免疫反应，启发新的治疗思路。
参考文献
Wang,XM., Zhang, JY., Xing, X. et al. Global transcriptomic characterization of Tcells in individuals with chronic HIV-1 infection. Cell Discov 8, 29 (2022).https://doi.org/10.1038/s41421-021-00367-x.
