CXCR4与CXCR6双重调控T细胞进入多瘤病毒感染大脑的机制研究及其对PML免疫治疗的启示

本研究针对中枢神经系统(CNS)病毒感染中T细胞迁移调控的关键问题，通过小鼠多瘤病毒(MuPyV)感染模型，结合单细胞空间转录组学(MERFISH)和流式细胞术等技术，揭示了CXCR4-CXCL12和CXCR6-CXCL16信号轴在限制T细胞向感染部位（室管膜）迁移中的非冗余作用。该发现为JC病毒(JCPyV)引起的进行性多灶性白质脑病(PML)的T细胞过继免疫治疗提供了新靶点。

　　

在神经科学领域，中枢神经系统(CNS)长期以来被视为"免疫特权"区域，但近年研究发现记忆T细胞可长期驻留脑组织。这种免疫监视机制在对抗JC病毒(JCPyV)等神经嗜性病毒感染时尤为重要，但过度免疫反应又可能导致不可逆的神经损伤。JCPyV在免疫抑制个体中可引发致命性的进行性多灶性白质脑病(PML)，而目前基于PD-1阻断和JCPyV特异性CD8⁺ T细胞过继免疫治疗的临床效果参差不齐，突显了理解T细胞向感染部位迁移调控机制的紧迫性。

针对这一科学问题，宾夕法尼亚州立大学医学院和麦吉尔大学蒙特利尔神经研究所的研究团队利用小鼠多瘤病毒(MuPyV)感染模型，通过创新性的多学科方法揭示了T细胞向病毒感染部位迁移的精细调控机制。相关研究成果发表在《Journal of Neuroinflammation》上。

研究团队主要采用了以下关键技术方法：(1)MERFISH空间转录组学分析感染后8天小鼠脑组织的基因表达谱；(2)流式细胞术检测CXCR4和CXCR6在T细胞亚群的表达；(3)使用CXCR6基因敲除小鼠和CXCR4小分子拮抗剂AMD3100进行功能验证；(4)免疫荧光显微镜观察T细胞在脑室周围的定位；(5)实时定量PCR检测病毒载量和室管膜标志物表达。

研究结果部分：

背景：研究首先确认了MuPyV感染主要发生在室管膜区域，这与JCPyV在人类中的感染模式相似。通过解剖室周区域(PVR)和非室周区域的比较，发现病毒载量在PVR高出近2个数量级。

MERFISH空间转录组学分析：单细胞分辨率的空间转录组揭示了室管膜是病毒感染和免疫反应的主要部位。感染后室管膜细胞显著上调STAT1、STAT2和CXCL10等干扰素相关基因，同时下调紧密连接蛋白Claudin-5(CLDN5)和纤毛相关蛋白CFAP65的转录本。

CXCR4和CXCR6在T细胞的脑特异性表达：流式分析发现脑浸润的CD4⁺和病毒特异性(DB LT359四聚体⁺)CD8⁺ T细胞共同高表达CXCR4和CXCR6，而外周血T细胞则多为CXCR4^-CXCR6^-。免疫荧光证实这些T细胞主要聚集在室管膜附近。

单个受体缺失的效应：单独敲除CXCR6或条件性敲除CXCR4均未显著改变T细胞向脑部的迁移或病毒载量，表明这两个受体在功能上存在互补性。

双重阻断的协同效应：在CXCR6^-/-小鼠中使用AMD3100抑制CXCR4，导致脑内T细胞数量显著增加，证实CXCR4和CXCR6以非冗余方式共同限制T细胞向感染部位的迁移。增殖标志物Ki67染色显示这些T细胞处于活化状态。

研究结论与讨论部分指出，CXCR4和CXCR6的双重调控机制对维持CNS免疫平衡至关重要。在MuPyV感染中，这两种受体协同作用限制T细胞向室管膜的迁移，既保证了抗病毒免疫应答，又防止过度的炎症损伤。这一发现具有重要的转化医学价值：首先，为理解JCPyV-PML的发病机制提供了新视角，说明病毒可能利用这种调控机制逃避免疫清除；其次，为优化PML的过继免疫治疗策略提供了分子靶点，提示同时调控CXCR4和CXCR6信号可能增强治疗性T细胞的迁移效率；最后，为其他神经病毒感染和神经炎症疾病的治疗提供了新思路。

该研究的创新性在于首次在病毒性脑炎模型中揭示了CXCR4和CXCR6在T细胞迁移中的协同作用，并利用前沿的空间转录组学技术精确定位了感染和免疫反应的微环境特征。未来研究可进一步探索这种双重调控机制是否普遍存在于其他神经病毒感染中，以及如何精确操控这些通路来优化神经免疫治疗的疗效与安全性平衡。