文獻解讀|scRNA-seq揭示HBV感染患者與疾病階段相關(guān)的肝內(nèi)和外周免疫特征

導(dǎo)語
IA和AR均以肝內(nèi)大量CD8+ T (Tex)細(xì)胞枯竭為特征。IA中Tex細(xì)胞主要來源于肝內(nèi)GZMK+效應(yīng)記憶T細(xì)胞和自我擴增。而外周CX3CR1+效應(yīng)T細(xì)胞和GZMK+效應(yīng)記憶T細(xì)胞是AR中Tex細(xì)胞的主要來源。在IA而非AR中,Tex細(xì)胞與調(diào)節(jié)性CD4+ T細(xì)胞之間以及Tex與FCGR3A+巨噬細(xì)胞之間觀察到顯著的細(xì)胞-細(xì)胞相互作用。這種相互作用可能分別通過人類白細(xì)胞抗原I類分子及其受體CANX和LILRBs介導(dǎo),從而導(dǎo)致抗病毒免疫反應(yīng)的功能障礙。相比之下,CX3CR1+GNL Y+中央記憶CD8+ T細(xì)胞在AR的肝臟和血液中同時擴增,為病毒化解提供了潛在的替代標(biāo)記物。臨床中,肝內(nèi)Tex細(xì)胞與血清丙氨酸轉(zhuǎn)氨酶水平及組織學(xué)分級評分呈正相關(guān)。
科學(xué)問題
剖析了HBV感染不同階段的協(xié)調(diào)免疫反應(yīng),為充分了解免疫發(fā)病機制和制定有效的治療策略提供了豐富的資源。
實驗設(shè)計
對23個個體的46對肝臟和血液樣本中的243000個細(xì)胞進行了單細(xì)胞RNA測序,包括6個免疫耐受者、5個免疫活躍者(IA)、3個急性恢復(fù)者(AR)、3個慢性緩解者(AR)和6個無HBV健康對照(hc)。
研究結(jié)果
1.?HBV感染者的單細(xì)胞免疫圖譜
研究入組乙肝感染不同階段患者(包括免疫耐受期—IT,n=6;免疫活化期—IA,n=5;急性感染恢復(fù)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)作為對照。留取入組對象外周血和肝穿組織,流式分選富集CD45+免疫細(xì)胞,利用10X Genomics單細(xì)胞測序平臺進行單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組、TCR、BCR分析。研究共納入來自23個人的46個樣本,得到24.3萬個免疫細(xì)胞單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組。解析了CD8+ T、CD4+ T、NK、T、B、髓系細(xì)胞等8個主要免疫細(xì)胞群和60個亞群的轉(zhuǎn)錄特征及變化特點。

2.?HBV感染患者Tex擴增和MAIT細(xì)胞丟失
根據(jù)轉(zhuǎn)錄組特征,CD8+ T細(xì)胞可進一步分為12個亞群,包括在PBMC中富集的naive、效應(yīng)亞群和在肝臟中富集的耗竭、MAIT亞群等。通過比較CD8+ T細(xì)胞在不同分組間的變化特點,發(fā)現(xiàn)相較于HC組,耗竭CD8+ T細(xì)胞(Tex)在IT、IA和AR組肝臟中增多,其中IA和AR的增加幅度更大且呈現(xiàn)更顯著的耗竭相關(guān)轉(zhuǎn)錄特征。進一步通過基于TCR追蹤的STARTRAC算法[3]對CD8+ T細(xì)胞的動態(tài)特點(包括克隆擴增、表型轉(zhuǎn)換及組織間遷移)進行分析,IA和AR兩組間呈現(xiàn)顯著差異。其中IA組耗竭CD8+ T細(xì)胞主要來自于自身克隆擴增;而AR組耗竭CD8+ T細(xì)胞更多來自外周效應(yīng)T細(xì)胞的浸潤和轉(zhuǎn)化。同時發(fā)現(xiàn),患者外周血一群CX3CR1+ 中心記憶CD8+ T(Tcm)細(xì)胞亞群的頻率,具有預(yù)測HBV清除的潛在應(yīng)用價值。

3.?IT和IA患者肝內(nèi)調(diào)節(jié)性CD4+ T細(xì)胞增加
對CD4+ T細(xì)胞和髓系細(xì)胞的分析發(fā)現(xiàn),肝臟駐留的調(diào)節(jié)性CD4+ T細(xì)胞在慢性感染期患者(IT和IA)肝臟中富集,調(diào)節(jié)性巨噬細(xì)胞在IT期富集。通過]對細(xì)胞的空間互作關(guān)系進行分析發(fā)現(xiàn),在慢性感染期患者肝組織中,特異性存在Treg-Tex-Mreg的互作網(wǎng)絡(luò)。并通過多色免疫組化對生信發(fā)現(xiàn)進行驗證,確定了慢性感染期患者肝臟三群細(xì)胞的空間鄰近關(guān)系并鑒定Tex細(xì)胞上HLA-I類分子和Mreg上白細(xì)胞免疫球蛋白樣受體?(LILR)是潛在的互作效應(yīng)信號。

4.?Treg和Tex細(xì)胞之間潛在的細(xì)胞-細(xì)胞相互作用
Tex和Treg在IT和IA患者的肝臟中協(xié)調(diào)擴張,Vimentin由VIM基因編碼,是Treg活性的關(guān)鍵代謝和功能控制器。此外,HLA- E_KLRD1信號參與介導(dǎo)慢性HBV和HCV感染中的T細(xì)胞功能障礙和病毒持久性。

5.?HBV感染患者肝內(nèi)髓系細(xì)胞及其與T細(xì)胞的相互作用
LILRB1和LILRB2可以通過與CD8+ T細(xì)胞競爭HLA- I結(jié)合,以及通過其基于酪氨酸的免疫受體基序募集抑制分子,從而促進腫瘤微環(huán)境中的免疫逃避。綜上所述,這些結(jié)果表明FCGR3A+巨噬細(xì)胞在CHB中調(diào)節(jié)T細(xì)胞反應(yīng)的核心作用,可能是通過HLA- I_LILRB信號通路。

6.?肝臟免疫亞群與臨床參數(shù)的相關(guān)性
ALT水平與肝臟中MAIT細(xì)胞頻率呈負(fù)相關(guān),與CD8+ T ex、T reg和CD4T_c10- CXCL13頻率呈正相關(guān)。MAIT細(xì)胞與肝活檢的肝組織學(xué)分級評分呈負(fù)相關(guān),CD8+ Tex與肝組織學(xué)分級評分呈正相關(guān)。IT患者中大量的HBV DNA和HBsAg可能與髓樣室的改變有關(guān),而IA和AR患者的肝損傷可能與T細(xì)胞功能障礙密切相關(guān)。

參考文獻:
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