在Imbokodo HIV-1疫苗试验中，对疫苗诱导的T细胞反应进行了无偏见的细胞聚类分析

《Drug Resistance Updates》：Unbiased cell clustering analysis of vaccine-induced T cell responses in the Imbokodo HIV-1 vaccine trial

本研究采用无偏见聚类分析结合MIMOSA方法，评估HVTN 705试验中Ad26.Mos4.HIV + gp140疫苗诱导的CD4+/CD8+ T细胞亚群。发现8个CD4+和6个CD8+抗原特异性多功能细胞群，其中CD4+集群1在感染病例中显著升高。尽管疫苗未显示保护效果，但该方法为未来疫苗开发提供了新工具。

本研究聚焦于HIV疫苗研发领域，旨在通过一种新颖的无偏分析方法，探索疫苗诱导的T细胞反应是否与HIV感染风险相关。HIV-1疫苗的开发是全球公共卫生的重要课题，其核心目标在于有效阻断病毒传播，从而控制全球的HIV流行。尽管在某些临床试验中，传统方法如ELISpot和预定义的细胞功能分析已经显示出一定的效果，但这些方法可能对特定的细胞亚群或功能具有偏向性，限制了对潜在保护性免疫反应的全面理解。因此，本研究提出了一种基于高维流式细胞术数据的无偏聚类分析方法，结合了Leiden算法和MIMOSA阳性反应判断，以识别与疫苗保护相关的T细胞亚群。

研究背景表明，T细胞反应与HIV病毒控制之间存在一定的关联性。例如，自然感染中，某些T细胞亚群能够降低病毒载量或控制病毒复制，而在疫苗研究中，一些实验显示，分泌细胞因子的T细胞可能减少HIV感染的可能性。然而，传统的分析方法往往基于预设的细胞功能标记，无法全面捕捉所有可能的免疫反应。此外，HIV疫苗研究中也发现，某些T细胞亚群，如Env特异性CD4+ T细胞，即使频率较低，也可能对疫苗保护具有重要意义。鉴于HIV的复杂性和多样性，疫苗需要诱导对广泛病毒变种具有保护能力的免疫反应。因此，开发一种能够识别和分析这些复杂反应的无偏方法显得尤为重要。

研究方法部分描述了HVTN 705/HPX2008（Imbokodo）疫苗试验的设计，包括60名参与者的免疫原性研究和283名病例对照研究对象。参与者被随机分配接受疫苗或安慰剂，并在不同时间点采集血液样本进行分析。研究采用了一种28色的细胞内细胞因子染色（ICS）技术，以检测T细胞对HIV抗原的反应。该方法能够同时评估多种细胞因子和激活标志物，如IFN-γ、IL-2、TNF、CD154和IL-4/IL-13。通过这种高通量分析方法，研究人员可以更全面地了解T细胞的功能多样性及其与疫苗诱导反应之间的关系。

数据分析部分详细介绍了研究中使用的无偏聚类方法。首先，研究人员对所有样本进行了Leiden聚类分析，这是一种能够根据细胞表型相似性自动划分细胞群体的算法。随后，通过MIMOSA方法，研究人员筛选出那些对HIV抗原具有反应性的细胞簇。MIMOSA是一种基于贝叶斯统计的方法，能够更准确地判断细胞簇是否具有抗原特异性，相比传统的统计方法，其灵敏度和特异性更高。此外，为了更好地可视化这些高维数据，研究人员还使用了UMAP（Uniform Manifold Approximation and Projection）算法，这是一种能够降低数据维度并保持细胞间关系的非线性降维技术。

研究结果表明，疫苗诱导了多种T细胞亚群，包括CD4+和CD8+ T细胞，这些细胞在刺激后表现出多种功能特征，如分泌细胞因子、表达激活标志物等。这些细胞簇在疫苗接种后持续存在，最长可达24个月。其中，CD4+ T细胞簇主要表现出Th1样特征，如高表达IFN-γ、IL-2和TNF，而CD8+ T细胞则主要表现出Tc1样或Tc2样特征，如表达CD154或IL-4/IL-13。尽管这些细胞簇的表达水平在疫苗接种后保持稳定，但研究人员发现，某些特定的T细胞簇在病例组（HIV感染）中相对于对照组（未感染）表现出更高的表达水平。例如，在J Mos2 Gag刺激下，一个表达IL-2、TNF和CD154的CD4+ T细胞簇在病例组中出现频率略高于对照组。这可能意味着该簇与HIV感染风险存在一定关联，但需要进一步研究来确认其具体作用机制。

此外，研究人员还对先天免疫系统的细胞，如树突状细胞（DC）和单核细胞，进行了分析。这些细胞在HIV感染过程中可能起到关键作用，例如作为病毒的靶标或传播媒介。研究发现，某些DC和单核细胞亚群在病例组中相对于对照组表现出更高的表达水平，这可能与HIV感染的易感性有关。然而，这些结果并未达到显著水平，因此需要更多的研究来验证其临床意义。

研究还探讨了无偏聚类方法在HIV疫苗研究中的应用潜力。传统的预定义分析方法可能忽略一些重要的免疫反应，而无偏聚类方法则能够更全面地识别所有可能的细胞亚群。这种方法不仅适用于HIV疫苗研究，还可能为其他病原体疫苗研究提供参考。例如，在某些疫苗研究中，T细胞反应的多样性可能与疫苗的有效性密切相关，而无偏聚类方法能够帮助研究人员更好地理解这些反应的特征和功能。

本研究的局限性主要包括样本仅限于女性参与者，这可能影响结果的普遍性。此外，所使用的抗原与实际HIV病毒株可能存在一定的不匹配，这可能限制了研究的适用范围。同时，由于突破性感染的病例数量较少，分析的统计效力受到一定影响。最后，研究中使用的相关性分析基于标准的因果推断假设，这些假设在实际应用中可能需要进一步验证。

尽管存在上述局限性，本研究提出了一种新的无偏聚类分析方法，能够更全面地识别疫苗诱导的T细胞反应。这种方法在HIV疫苗研究中具有重要价值，因为它不仅能够揭示T细胞的多样性，还能帮助研究人员识别那些可能与疫苗保护相关的免疫亚群。未来的研究可以借鉴本研究的方法，进一步探索T细胞反应与疫苗保护之间的关系，从而为开发更有效的HIV疫苗提供理论依据和技术支持。