CD8+ T细胞干性预示HIV病毒血症干预后控制的新机制

本刊推荐：为实现HIV功能性治愈，研究人员针对bNAb干预后控制病毒血症的免疫机制开展研究。通过多组学分析发现，HIV特异性CD8+ T细胞干性特征（如TCF7+CD73+表型）与代谢适应性是PIC的关键相关因素，为联合免疫疗法开发提供了新靶点。

在全球约4000万HIV感染者的治疗征程中，终身抗逆转录病毒治疗（ART）如同长期背负的行囊。虽然ART能有效抑制病毒复制，但一旦停药，病毒往往迅速反弹。因此，科学家们一直致力于寻找实现ART-free remission（ART-free缓解）的路径，即所谓的功能性治愈。其中，给予广泛中和抗体（bNAb）后出现的干预后控制（PIC）现象，为这一领域点燃了新的希望。部分感染者在接受bNAb治疗并中断ART后，能够长期将病毒控制在检测不到的水平，这背后究竟隐藏着怎样的免疫奥秘？CD8⁺ T细胞被认为是控制HIV的关键战士，但在PIC中，它们扮演何种角色？其功能状态又有什么独特之处？这些问题成为HIV治愈研究领域亟待解开的核心谜团。

为了回答这些问题，由Zahra Kiani、Jonathan M. Urbach、Hannah Wisner等研究人员领衔的国际团队，在《Nature》杂志上发表了他们的最新研究成果。他们深入分析了来自四项bNAb干预试验的珍贵纵向样本，首次从抗原特异性分辨率层面揭示了CD8⁺ T细胞的干性特征是预测和促成PIC的关键因素。

研究人员开展此项研究主要运用了几个关键技术方法：研究队列来源于MCA-906、MCA-965、TITAN和eCLEAR四项临床试验的参与者外周血单个核细胞（PBMC）。核心技术包括利用干扰素-γ酶联免疫斑点试验（IFN-γ ELISpot）进行自体HIV表位特异性T细胞反应图谱绘制；采用羧基荧光素琥珀酰亚胺酯（CFSE）稀释法检测T细胞增殖能力；通过扩展抗原特异性消除试验（EASEA）评估回忆性细胞毒性；利用肽-主要组织相容性复合体（pHLA）多聚体结合流式细胞术分析T细胞表型；并应用细胞索引、转录组和表位测序（CITE-seq）进行单细胞多组学分析，以在分子水平上探索T细胞的特征。

HIV特异性CD8⁺ T细胞干性 precedes PIC

研究人员首先评估了HIV特异性CD8⁺ T细胞反应的广度。他们合成了与每位参与者自体原病毒DNA序列匹配的HLA-I类最优表位肽段，并通过IFN-γ ELISpot进行映射。结果发现，无论是反应广度、针对已知HLA最优表位的新反应诱导，还是IFN-γ产生量，均与PIC无关。这表明，bNAb给药后诱导针对已知HLA最优HIV表位的全新CD8⁺ T细胞反应，并非PIC的特有相关因素。

鉴于增殖能力与细胞毒性功能及HIV病毒血症的自发控制相关性更强，研究人员接下来测量了CD8⁺ T细胞在特异性HIV肽刺激下的增殖能力。发现干预前，PIC个体针对自体HIV表位的CD8⁺ T细胞增殖能力平均比非控制器（PINC）高十倍以上。即使排除个别增殖反应特别强的参与者，PIC组的增殖能力依然显著更高。bNAb给药后，两组的增殖能力均有适度但显著提升，但PIC组的增殖能力在干预后仍持续显著高于PINC组。这表明病毒血症的控制与干预前较高且在干预后进一步增强的HIV特异性CD8⁺ T细胞增殖能力相关。

为了评估HIV表位特异性CD8⁺ T细胞对负载同源HIV肽的自体CD4⁺ T细胞产生回忆性细胞毒性反应的能力，研究人员对具有足够样本的参与者的免疫显性反应进行了扩展抗原特异性消除试验。发现回忆性细胞毒性与增殖能力强烈相关，这进一步支持了高功能HIV特异性CD8⁺ T细胞在PIC中的作用。

为了进一步表征PIC中的功能性HIV特异性CD8⁺ T细胞，研究人员通过流式细胞术分析了未刺激的pHLA多聚体染色CD8⁺ T细胞表面分化标志物的表达。发现PIC个体的HIV表位特异性CD8⁺ T细胞中，干细胞样记忆T细胞（T_SCM，CD45RA⁺CD62L⁺）比例更高，而PINC个体的则效应记忆T细胞（T_EM，CD45RA^-CD62L^-）比例更高。bNAb给药后，PIC个体HIV表位特异性CD8⁺ T细胞中的T_SCM细胞频率适度但显著增加，且干预后仍显著高于PINC组。此外，T_SCM频率与增殖能力成正比。这些结果共同表明HIV表位特异性CD8⁺ T细胞的干性与PIC密切相关。

分子 signatures of CD8⁺ T cell stemness in PIC

为了确定PIC中HIV特异性CD8⁺ T细胞卓越功能能力背后的分子特征，研究人员通过CITE-seq对来自PIC和PINC的pHLA多聚体染色细胞进行了单细胞分辨率下的基因和表面蛋白差异表达分析。多模态聚类揭示了八个细胞簇。与PINC相关的簇0表达典型的效应记忆和衰竭标志物，如CD45RO、PD-1、TIGIT和TOX，表明T细胞衰竭可能参与了PINC个体HIV特异性CD8⁺ T细胞功能降低。相反，与PIC相关的簇6表达典型的T_SCM基因和表面蛋白，如CD45RA、CD62L、CCR7、CD27和TCF7，这与流式细胞术分析结果一致。该T_SCM样簇表现出低抑制性受体表达、升高的氧化磷酸化基因特征以及CD73表面表达增加。此外，PIC还与表达干扰素反应基因的T_EM样细胞以及共表达糖酵解特征的T_SCM样细胞相关。这些数据表明，PIC个体的HIV特异性CD8⁺ T细胞具有干性、衰竭减少和代谢适应性的分子特征。

增强的干性与 pre-existing clonotypes 相关

研究人员进一步研究了bNAb给药后的纵向变化，以确定与观察到的CD8⁺ T细胞干性和增殖能力适度但显著增强相关的分子特征。由于反应特异性的拓宽与PIC无关，他们评估了干预前已靶向的HIV表位特异性反应内的纵向变化。发现PIC并非独特地与干预后T细胞受体（TCR）克隆型的多样化或扩增相关。表位特异性反应是寡克隆的，每个反应的一半以上由一或两个主导克隆型组成，且bNAb给药后没有大量新的克隆型出现。

通过流式细胞术，研究人员未观察到HIV表位特异性CD8⁺ T细胞频率、其CD38和HLA-DR共表达所衡量的活化、其Ki67表达所标记的体内增殖、或其穿孔素和颗粒酶B共表达所衡量的细胞毒性分化的显著增加。这表明在所研究的时间点（在bNAb浓度降至治疗水平以下和可检测的HIV复发之前）没有对外周抗原的反应。通过单细胞多组学分析，研究人员观察到bNAb给药后CD45RA和CD62L表面标志物表达有适度但显著的上调，这与流式细胞术观察到的T_SCM频率增加一致，并且氧化代谢基因特征有所增加。bNAb给药后，还观察到T_SCM和CD127⁺CD73⁺细胞簇频率的小幅增加。尽管干性的预先存在差异比纵向变化更能区分PIC和PINC，但结果表明bNAb给药后外周循环中CD8⁺ T细胞干性的增强可能涉及CD8⁺ T细胞从bNAb抑制的病毒早期再出现的淋巴组织部位再循环。

本研究通过深入分析接受bNAb治疗和ATI的HIV感染者的HIV特异性CD8⁺ T细胞反应，揭示了干预前即存在的CD8⁺ T细胞干性特征是预测后续能否实现PIC的关键免疫相关因素。这种干性表现为更高的增殖能力、回忆性细胞毒性、T_SCM表型以及相关的代谢适应性分子特征。bNAb的干预可以适度增强这种干性，但并未引起针对已知表位的全新T细胞反应或克隆型扩张。研究者提出假设：bNAb通过限制HIV复发的速度和程度，为功能良好的CD8⁺ T细胞反应提供了更好的机会，使其能够在淋巴组织中遏制早期的病毒反弹，从而在bNAb浓度下降后介导PIC。

这项研究的意义在于，它首次在PIC的背景下，系统地从功能、表型和分子水平定义了HIV特异性CD8⁺ T细胞的关键特征，将此前在精英控制者中观察到的T细胞卓越功能与bNAb干预后的成功控制联系起来。这些发现为开发旨在增强病毒特异性CD8⁺ T细胞干性、增殖能力和回忆细胞毒性的联合免疫疗法提供了明确的靶点和理论依据，有望显著提高通过bNAb给药引发持久HIV缓解的能力。尽管研究存在样本量等局限性，但其结论为未来针对HIV功能性治愈的精准免疫干预策略指明了方向。