HIV通过诱导感染CD4+T细胞唾液酸化聚糖以逃逸髓系细胞杀伤的新机制

《Nature Communications》：HIV-induced sialoglycans on infected CD4+ T cells promote immune evasion from myeloid cell-mediated killing

本研究揭示了HIV感染通过上调CD4+T细胞表面唾液酸化聚糖（sialoglycans）与免疫细胞抑制性受体Siglec-3/7/9结合，进而逃逸髓系细胞杀伤的免疫逃逸新机制。研究人员构建了唾液苷酶（sialidase）与广谱中和抗体10-1074的偶联物（10-1074-SiaD），可特异性靶向感染细胞并增强其清除。该研究为靶向糖免疫检查点治疗HIV提供了新策略。

　　

在人类免疫缺陷病毒（HIV）漫长的攻防战中，病毒总能找到新的方式来躲避人体免疫系统的追击。尽管抗逆转录病毒疗法能够有效控制病毒复制，但HIV潜伏库的存在仍是实现治愈的主要障碍。许多根除策略依赖于免疫系统识别和清除感染细胞的能力，因此揭示HIV如何增强对免疫监视的抵抗至关重要。

除了经典的蛋白质-蛋白质免疫检查点相互作用，近年来一种新的免疫调节模式——糖免疫检查点逐渐受到关注。这类检查点中，免疫受体通过识别靶细胞上的聚糖来传递抑制信号。其中，唾液酸结合免疫球蛋白样凝集素（Siglecs）家族在先天免疫细胞（如单核细胞、巨噬细胞、中性粒细胞和自然杀伤细胞）上高度表达。当病理细胞（如癌细胞）表面唾液酸化聚糖（sialoglycans）水平升高时，会与免疫细胞上的抑制性Siglec受体结合，触发抑制信号，从而抑制免疫细胞活性，帮助病理细胞逃避免疫监视。这种机制在癌症中已被广泛研究，但病毒感染是否利用类似策略尚不清楚。

在这项发表于《Nature Communications》的研究中，研究人员探索了HIV是否也“窃取”了这种基于聚糖的策略来帮助感染的CD4⁺T细胞逃避免疫系统的追杀。

为了回答这个问题，研究团队首先分析了HIV感染者外周血单个核细胞的单细胞RNA测序数据，发现Siglec-3、-7、-9和-10是效应免疫细胞上最主要且稳定表达的抑制性Siglec受体，尤其在髓系细胞中表达最高。这提示，如果HIV感染细胞要利用Siglec-唾液酸相互作用，这些受体最可能参与其中。

随后，他们证实HIV感染确实能重编程CD4⁺T细胞的糖基化机制，显著上调细胞表面能被Siglec-3、-7和-9识别的唾液酸化聚糖配体的表达，而Siglec-10的配体则无变化。RNA测序分析显示，HIV感染上调了多个与唾液酸生物合成和聚糖修饰相关的基因（如GALNT6、NANP、B4GALNT1、ST8SIA4和ST6GALNAC6），这为配体表达增加提供了机制解释。

功能实验表明，破坏这种唾液酸-Siglec相互作用能增强免疫细胞对感染细胞的杀伤。利用CRISPR-Cas9敲低糖基化关键基因（GALNT6, NANP, B4GALNT1），或用抗体阻断Siglec-3，均能显著提高自体单核细胞对HIV感染CD4⁺T细胞的清除能力。

然而，唾液酸化聚糖并非HIV感染细胞所特有，广泛地去唾液酸化可能破坏免疫平衡。为了实现精准靶向，研究人员巧妙地构建了一种偶联物：将能切割唾液酸的唾液苷酶（SiaD）与靶向HIV包膜蛋白gp120 V3区糖基化表位的广谱中和抗体10-1074进行偶联，得到10-1074-SiaD。该偶联物能借助抗体的靶向性，将唾液苷酶特异性地递送到HIV感染细胞表面，从而选择性去除其唾液酸化聚糖，解除对免疫细胞的抑制。

体外实验证明，10-1074-SiaD能显著增强多种免疫效应细胞（特别是单核细胞和中性粒细胞）对HIV感染细胞的杀伤作用，而对未感染细胞影响甚微。在共培养体系中，该偶联物还能重编程单核细胞，上调其促炎、吞噬和细胞毒性相关通路。更重要的是，在人工免疫系统重建的人源化小鼠模型中，10-1074-SiaD联合效应细胞治疗能更有效地降低病毒载量，减轻HIV引起的炎症，且未观察到明显毒性。

本研究综合运用了单细胞RNA测序数据分析、流式细胞术检测Siglec配体表达、体外细胞感染与共培养杀伤实验、CRISPR-Cas9基因编辑、蛋白质偶联技术（pClick）、体外选择性杀伤评估（包括实时活细胞成像）、转录组学分析（RNA-seq）以及人源化小鼠模型进行体内疗效验证等关键技术方法。研究中使用的血液和细胞样本来源于HIV阴性捐赠者。

研究结果

Siglecs-3,-7,-9,和-10是循环效应免疫细胞群中主要的抑制性Siglec

通过分析公开的单细胞RNA测序数据集，研究人员发现，在HIV感染者和未感染者中，Siglec-3、-7、-9和-10是先天免疫效应细胞（如单核细胞、NK细胞、树突状细胞）上表达最丰富且最一致的抑制性Siglec。这为后续研究聚焦于这些受体提供了依据。

HIV感染诱导原代CD4⁺T细胞表面Siglec-3,-7,和-9的唾液酸化聚糖配体表达

实验表明，无论是激活还是非激活状态的原代CD4⁺T细胞，在感染HIV后，其细胞表面能被Siglec-3、-7和-9 Fc嵌合蛋白结合的配体水平显著增加，而Siglec-10配体无变化。使用O-糖基化抑制剂BAGN可降低这种配体表达，证实了糖基化的作用。

HIV感染改变CD4⁺T细胞的糖基化机制

对HIV感染的非激活CD4⁺T细胞进行RNA测序发现，多个糖基化相关基因表达发生显著改变。关键的上调基因涉及唾液酸生物合成（NANP）、O-糖基化起始（GALNT6）、聚糖延伸（B4GALNT1）以及唾液酸化（ST8SIA4, ST6GALNAC6），这解释了感染细胞表面Siglec配体增加的原因。对临床样本的单细胞数据分析也证实，HIV感染者CD4⁺T细胞中多个糖基化通路基因表达上调。

破坏唾液酸/Siglec相互作用增强HIV感染CD4⁺T细胞对先天免疫介导的细胞毒性的敏感性

通过CRISPR-Cas9敲低糖基化基因GALNT6、NANP和B4GALNT1，或用抗Siglec-3抗体阻断受体功能，均能显著增强自体单核细胞对HIV感染靶细胞的清除，证明唾液酸-Siglec轴在保护感染细胞免受免疫杀伤中发挥关键作用。

选择性破坏HIV感染细胞上的唾液酸-Siglec相互作用增强特定先天免疫细胞的细胞毒性活性

研究人员成功构建了10-1074-SiaD偶联物。体外杀伤实验表明，与单独的10-1074抗体相比，10-1074-SiaD能更有效地增强PBMCs、单核细胞、中性粒细胞和单核来源的巨噬细胞对HIV感染细胞的杀伤，特别是对髓系细胞效果最为显著。实时活细胞成像实验进一步证明，10-1074-SiaD能选择性增强对HIV感染细胞的杀伤，同时最大程度减少对未感染细胞的影响。

破坏Siglec相互作用增强单核细胞和中性粒细胞对自体HIV感染原代CD4⁺T细胞的靶向杀伤能力并增加单核细胞活化和细胞毒性

在自体共培养体系中，10-1074-SiaD能显著增强单核细胞和中性粒细胞清除HIV感染CD4⁺T细胞的能力。对共培养后单核细胞的转录组分析显示，10-1074-SiaD处理上调了NF-κB、MAPK/AP-1、PI3K-AKT-mTOR等促炎和激活通路，同时下调了多个抑制性检查点分子，表明解除了Siglec介导的抑制信号，使单核细胞向更具细胞毒性的状态重编程。

靶向唾液酸/Siglec相互作用增强10-1074在人源化小鼠模型中的抗HIV活性

在人源化小鼠模型中，每周注射10-1074-SiaD偶联物及自体效应细胞（单核细胞和NK细胞），能比单独使用10-1074加效应细胞更有效地降低血浆病毒载量，减轻HIV感染相关的CD4⁺T细胞耗竭和炎症反应，且小鼠体重稳定，提示该策略具有良好的体内有效性和安全性。

结论与讨论

本研究首次系统揭示了HIV利用感染细胞表面唾液酸化聚糖与免疫细胞上抑制性Siglec受体相互作用，从而逃逸髓系细胞等先天免疫杀伤的新型免疫逃逸机制——即“糖免疫检查点”机制。研究人员创新性地开发了抗体-酶偶联物（10-1074-SiaD）来精准靶向并破坏这一机制，在体外和体内均证明了其增强免疫清除HIV感染细胞的潜力。

这项研究的意义在于，它不仅拓宽了我们对HIV免疫逃逸策略的理解，将“糖免疫检查点”的概念引入病毒学研究领域，更重要的是为开发新的免疫治疗策略提供了概念验证。这种靶向糖基化的干预措施，有望与现有的“休克与杀死”等策略联合，成为组合根治策略的重要组成部分。尽管研究存在诸如组织特异性Siglec表达、体内长期安全性等需要进一步探索的问题，但这项工作无疑为最终实现HIV功能性治愈或根除开辟了一条新的富有前景的道路。