HIV-seq 揭示有病毒血症与病毒受抑制的 HIV 感染者之间 HIV 转录细胞的基因表达差异

这项研究对 HIV 感染者的重要性

现代 HIV 治疗可以将血液中的病毒压到检测不到的水平，使曾经致命的感染变成一种可长期管理的慢性病。然而，一旦停止治疗，病毒几乎总会反弹。本文探讨了一类隐匿的被感染免疫细胞，这些细胞在暗中维持着 HIV，并介绍了一种新技术“HIV‑seq”，使科学家能够逐个观察这些细胞的活动。理解这些隐匿细胞有助于为未来不仅控制 HIV 而且可能实现治愈的策略提供依据。

在显而易见中寻找潜伏的病毒

HIV 通过将其遗传物质嵌入寿命较长的免疫细胞（尤其是 CD4 T 细胞）中，在体内持续存在。其中一些被感染的细胞保持沉默，另一些即使在血液检测显示病毒不可检测时仍会产生少量病毒 RNA 或蛋白。这些“活跃储存库”细胞可能导致慢性炎症，并在停止治疗时引发快速的病毒反弹。然而，常规单细胞 RNA 测序常常漏检它们，因为 HIV 转录本可能非常稀少，且经常缺乏该技术通常依赖的 poly‑A 尾。作者着手解决这一检测问题，以便比较未受控制感染（有病毒血症）者与成功接受抗逆转录病毒治疗（ART）者中产生 HIV 的细胞。

一种新的视角：HIV‑seq 方法

研究团队通过在常规单细胞测序化学体系中加入若干经过精心设计的 HIV 特异捕获引物，开发了 HIV‑seq。这些额外引物可黏附于 HIV 基因组的保守区域，从而增强对病毒 RNA 的回收能力，无论其是否具有 poly‑A 尾。他们将此与带 DNA 条形码的抗体相结合，同时测量数十种表面蛋白，赋予每个测序细胞丰富的分子谱。在对来自未治疗 HIV 患者的血细胞进行的对比测试中，HIV‑seq 将每个被感染细胞的病毒读取量大约提高了一倍，而不会扭曲宿主细胞的基因表达模式，也未在 HIV 阴性供者中产生伪阳性信号。这使研究者能够将 HIV‑RNA 阳性细胞定义为至少检测到一个可靠的病毒转录本，并将这些细胞在更广泛的 T 细胞图谱中定位。

活跃感染期间产生 HIV 的细胞外观

将 HIV‑seq 应用于四名未治疗的 HIV 感染者，作者分析了超过 85,000 个 CD4 T 细胞，识别出 1,072 个正在转录 HIV 的细胞。这些被感染细胞很少是初始（naïve）细胞；相反，它们主要聚集在已被先前免疫接触激活的效应记忆 T 细胞中。一个显著的子群呈现细胞毒性或“杀手”特征，表达颗粒酶、穿孔素及其他通常与破坏被感染靶细胞相关的分子。与此同时，HIV 阳性细胞中若干天然抗病毒防御和限制因子的水平下降，提示其内部环境更有利于病毒复制。通路分析显示若干已知能驱动 HIV 基因表达的信号回路活性增强，包括 NFAT 和蛋白激酶 C，以及可能影响这些细胞在体内迁移位置的趋化因子通路。

在有效治疗下，产生 HIV 的细胞如何改变

研究人员随后在同三名个体接受至少六个月有效 ART、血液中病毒受抑制后进行了检查。如预期，产生 HIV 的细胞变得更为稀少，但 HIV‑seq 仍能在超过 75,000 个 CD4 T 细胞中检测到 25 个此类细胞。这些细胞仍然在效应记忆 T 细胞中富集，但其特征不同：它们不再聚集在高度细胞毒性的群体中。相反，它们集中在以 IL‑7 受体为标志、具有长寿和自我更新特征的记忆 T 细胞亚群。许多细胞表达生存蛋白 BCL‑2，其基因特征指向 TGF‑β 相关通路的激活，众所周知这些通路可抑制炎症，可能有助于使 HIV 处于低活性、更不易被检测的状态。与有病毒血症期间看到的强烈抗病毒和炎症反应相比，ART 下的 HIV 阳性细胞显示出抗炎、更“耐受”的表型。

对未来 HIV 治愈策略的启示

对外行观察者而言，这些结果勾勒出 HIV 如同变形者的图景：在未治疗感染期间，被感染细胞看起来像短命的战士，既传播病毒又煽动炎症；一旦 ART 抑制了主动复制，剩余的产生 HIV 的细胞更像长寿的幸存者，借助镇静性的抗炎信号和强大的生存程序隐藏自己。HIV‑seq 提供了一种在单细胞分辨率下追踪这些难以捉摸细胞的强大新手段，帮助研究者确定维持它们的细胞通路以及如何将其暴露或清除。通过阐明 HIV 转录细胞在主动感染与药物抑制状态间的差异，这项工作为设计“激活并消灭（shock‑and‑kill）”或“阻断并封锁（block‑and‑lock）”策略提供了具体线索，未来可能将病毒库缩小甚至清除。

引用: Frouard, J., Telwatte, S., Luo, X. et al. HIV-seq reveals gene expression differences between HIV-transcribing cells from viremic and suppressed people with HIV. Nat Commun 17, 1540 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-68797-3

关键词: HIV 储 Reservoir, 单细胞测序, 抗逆转录病毒治疗, 病毒潜伏, 免疫记忆 T 细胞