主要研究团队：国家感染性疾病临床医学研究中心/深圳市第三人民医院张国良科研团队，深圳华大生命科学研究院吴靓科研团队
第一作者及单位：郭庆龙博士和曹廷智主治医师，国家感染性疾病临床医学研究中心；钟裕和王智锋，深圳华大生命科学研究院
通信作者及单位：张国良主任医师，国家感染性疾病临床医学研究中心/深圳市第三人民医院；吴靓副研究员，深圳华大生命科学研究院
Single-cell transcriptomic landscape identifies the expansion of peripheral blood monocytes as an indicator of HIV-1-TB co-infection
Guo Q，Zhong Y，Wang Z，Cao T，Zhang M，Zhang P，Huang W，Bi J， Yuan Y，Ou M，Zou X，Xiao G，Yang Y，Liu S，Liu L，Wang Z，Zhang G, Wu L.
Cell Insight, 2022, 1(1): 100005.（2022-01-21）
doi: doi.org/10.1016/j.cellin.2022.100005.
结核病（TB）由结核分枝杆菌（MTB）感染引起，AIDS由人免疫缺陷病毒1型（HIV-1）感染引起。TB是AIDS合并其他疾病中导致患者死亡的主要原因。国家感染性疾病临床医学研究中心/深圳市第三人民医院张国良科研团队联合深圳华大生命科学研究院吴靓科研团队，共同研究得出单细胞测序技术可用于诊断HIV-1与MTB共感染。此研究成果已于2022年1月发表，以下为文章详解。 研究背景 AIDS由人免疫缺陷病毒1型（human immunodeficiency virus type 1, HIV-1）感染引起。结核病（tuberculosis，TB）由结核分枝杆菌（Mycobacterium tuberculosis, MTB）感染引起。AIDS和TB因其居高不下的发病率和死亡率，仍然威胁着全球的人类健康。HIV-1与MTB共感染导致患者免疫功能进一步紊乱，大大增加了病患的死亡率。而且TB是AIDS合并其他疾病中导致患者死亡的主要原因。HIV-1和MTB均可通过某些未被完全阐明的机制调控宿主免疫反应。在HIV-1与MTB共感染的情况下，HIV-1会对宿主抗结核免疫反应产生极大的影响，包括吞噬能力、抗原递呈、细胞因子的产生，以及B细胞和T细胞的免疫功能等，使TB治愈困难。此外，MTB感染能够促进HIV-1的复制并加速AIDS的发展进程。更好的描述HIV-1与MTB共感染个体的免疫反应特征将有助于发现新的基于免疫的方法来提高诊断效率及减少病理性免疫。 研究方法 研究分别从HIV-1单独感染组（HIV-pre；AIDS未治疗）、HIV-1与MTB共感染未治疗组（HIV-pre & TB-pre；AIDS与TB均未治疗）和治疗两周组（HIV-pre & TB-pos；AIDS未治疗，TB治疗两周）中分离出外周血单核细胞（PBMCs），再利用华大自主研发的便携式DNBeLab C4单细胞处理系统对PBMCs进行单细胞转录组文库制备，并在华大自主研发的测序仪MGISEQ-T1上进行测序。最终共计得到＞60 000个单细胞的基因表达数据，共鉴定32个细胞亚群。 研究结果 1. 三组患者外周免疫特征图谱：从三组11例患者中共计得到61 397个PBMCs，并进行单细胞测序分析。其中HIV-pre组5例（27 934个PBMCs）、HIV-pre & TB-pre组3例（19 723个PBMCs）和HIV-pre & TB-pos组3例（9 435个PBMCs）。剔除部分非单细胞（多细胞）和低质量细胞后，获得57 092个PBMCs单细胞数据用于进一步分析。健康对照组的PBMCs单细胞数据来源于公共数据库。通过无监督聚类分析，研究共鉴定了3个主要的细胞群，即T细胞、髓系细胞和B细胞。 在健康人群中，T细胞是PBMCs中的主要部分，其次是髓系细胞和B细胞。相比之下，研究发现在三组患者中，CD4＋ T 细胞的比例均减少，这与AIDS患者中CD4＋ T细胞减少的情况相符。与健康组相比，三组患者中B细胞的比例均减少，且在HIV-pre & TB-pos组中B细胞的比例明显低于HIV-pre组。然而，与HIV-pre & TB-pos组和健康组相比较，在HIV-pre组和HIV-pre & TB-pre组中的CD8+ T细胞的比例均升高。此外，与健康组比较，在三组患者中处于细胞周期中的细胞，红细胞和浆细胞比例均升高。而且与健康组相比较，HIV-pre组中处于细胞周期中的细胞和红细胞的比例均明显升高。总之，这些结果表明，在HIV-1感染和HIV-1与MTB共感染的疾病过程中，二者均可引起相关循环细胞亚群的调节异常，见图1。 2.在HIV-pre & TB-pre组中CD14 Monocyte髓系细胞亚群比例增加：CD14 Monocyte细胞亚群（简称“CD14 Mono”）高表达CD14和FCGR3A。而且，该细胞亚群也高表达炎性标志物，包括S100A8，S100A9，S100A12和LYZ。这些炎性标志物与疾病进程相关。研究发现，与HIV-pre组相比较，在HIV-pre & TB-pre组中CD14 Mono细胞亚群在整个PBMCs中比例明显升高。生物学过程富集分析发现，在HIV-pre组中，CD14 Mono细胞主要富集在响应病毒感染、病毒复制和I型干扰素信号通路，提示这些信号通路可能涉及被HIV-1感染的CD14 Mono细胞的激活和慢性免疫激活。在HIV-pre & TB-pre组中，CD14 Mono细胞主要富集在中性粒细胞激活和脱颗粒、抗原递呈和IFN-γ介导的信号通路，提示这些信号可能涉及细菌感染和后续的单核细胞招募、激活和炎症反应，见图2。 3.单核细胞亚群比例能够显著区分HIV-1与MTB共感染和HIV-1感染者：研究使用另外一个队列（n = 80）验证单核细胞亚群在HIV-1感染或HIV-1与MTB共感染中的作用。与单细胞测序分析结果一致，我们的验证结果显示，与HIV-pre组相比较，单核细胞比例在HIV-pre & TB-pre组中显著升高。进一步通过受试者工作特征（receiver-operating characteristic，ROC）曲线分析HIV-pre组和HIV-pre & TB-pre组后，发现单核细胞能够作为区分两组的潜在生物标记物[ROC曲线下面积（AUC) = 0.8046]。因此，单核细胞亚群是一个有效的生物标记物，能够用于区分HIV-1感染和HIV-1与MTB共感染，见图3。 结论和展望 本文通过单细胞测序技术描述了HIV-1与MTB共感染情况下的外周免疫特征，并发现外周单核细胞亚群作为区分诊断的潜在生物标志物，可用于诊断HIV-1与MTB共感染。 注：除非特别声明，本公众号刊登的所有文章不代表《中国防痨杂志》期刊社观点。 供稿：郭庆龙（博士） 编辑：孟 莉 审校：范永德 发布日期：2022-02-28
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