NK细胞分化相关ISG表达模式在慢性病毒感染中的调控机制及功能意义

本研究针对慢性HBV/HCV感染中NK细胞功能异常的调控机制，通过单细胞转录组测序(scRNA-seq)和蛋白质组学分析，揭示了与NK细胞分化状态相关的固有干扰素刺激基因(ISG)表达模式。研究发现IFITM3、IRF1等ISG在CD56bright NK细胞中高表达且与ETS1、FLI1等转录因子共调控，这些ISG网络不仅参与抗病毒防御，还调控代谢和运输等生物学过程，为理解慢性病毒感染中免疫细胞功能重塑提供了新视角。

　　

在病毒与宿主的永恒博弈中，自然杀伤细胞(NK细胞)作为先天免疫系统的"快速反应部队"，其功能状态直接影响抗病毒免疫的成败。慢性乙型肝炎病毒(HBV)和丙型肝炎病毒(HCV)感染困扰全球数亿人群，尽管两者免疫特征迥异——HCV以强烈的I型干扰素(IFN)反应著称，而HBV则是典型的"隐形病毒"，但临床观察发现两种感染中NK细胞都表现出相似的细胞毒性增强、细胞因子分泌减少的功能异常。这一矛盾现象暗示着，除了经典的IFN依赖性调控外，NK细胞功能可能还存在更深层次的调控机制。

德国弗莱堡大学医学中心(Medical Center- University of Freiburg)的研究团队在《iScience》发表的重要研究，通过整合单细胞转录组测序(scRNA-seq)、多参数流式细胞术和体外功能实验，系统解析了慢性病毒感染中NK细胞的干扰素刺激基因(ISG)表达图谱。研究发现NK细胞亚群存在固有ISG表达模式，这些模式与细胞分化状态而非病毒感染状态密切相关，揭示了免疫细胞功能调控的新维度。

研究采用的关键技术包括：从健康供体(HD)和慢性HBV/HCV感染者外周血分离NK细胞进行scRNA-seq；通过CD56/CD16/FceRly标记区分CD56^bright、常规CD56^dim(cCD56^dim)和适应性CD56^dim(adCD56^dim)NK亚群；利用体外IL-2诱导分化模型验证ISG表达动态；结合蛋白质互作网络分析ISG功能关联。

RESULTS主要发现：

NK细胞在健康供体中呈现分群特异的ISG表达模式

通过24,834个CD3^-CD56⁺ NK细胞的scRNA-seq分析，研究者鉴定出四个亚群：CD56^bright、cCD56^dim以及两个适应性亚群(adCD56^dim I/II)。这些亚群展现出独特的ISG表达特征：CD56^bright高表达IFITM1-3、IRF1等"干细胞样"ISG；cCD56^dim偏好表达ISG15、ISG20等；而adCD56^dim则呈现不同的ISG组合模式。流式蛋白检测验证了IFITM3、IRF1在CD56^bright中的优势表达。

慢性HBV/HCV感染中保守的ISG表达模式

在慢性HBV(无显著IFN反应)和HCV(强IFN反应)感染者中，NK细胞仍保持与健康供体相似的ISG表达格局。IFITM3、IRF1在CD56^bright中的高表达，以及IFIT2、ISG20在cCD56^dim中的富集均不受病毒感染状态或抗病毒治疗影响，提示这些ISG可能不依赖经典的IFN信号通路。

ISG表达与NK细胞分化状态相关联

轨迹分析和体外分化实验证实，当CD56^bright NK细胞向cCD56^dim状态分化时，IFITM3表达逐渐降低而ISG20上调。这种变化与转录因子TCF1(CD56^bright标志物)的表达动态高度一致，暗示ISG可能是NK细胞分化程序的组成部分。

转录因子共调控网络解析

调控网络分析发现ISG与NK细胞命运决定因子存在共调控关系：ETS1和FLI1与CD56^bright相关的ISG模式1共表达；EOMES和PRDM1则调控CD56^dim相关的ISG模式2。这种分层调控架构将ISG表达整合进NK细胞分化调控网络。

ISG参与广泛的生物学过程

通过整合已知ISG互作组数据，研究发现NK细胞中ISG不仅参与抗病毒防御，还与代谢调控(如ATF4、VAPA)、内质网-高尔基体运输(如BAG5、RAB18)等基本细胞过程相关。特别是在CD56^bright亚群中，ISG网络与代谢重编程和分泌途径密切关联。

这项研究突破了传统上对ISG作为单纯干扰素效应分子的认知框架，首次系统揭示了NK细胞中固有ISG表达程序与细胞分化状态的深度关联。研究发现解释了为何在IFN信号差异显著的HBV/HCV感染中，NK细胞仍表现出相似的功能异常——这可能源于分化相关的ISG表达模式被固化。从转化医学角度看，该研究为通过调控ISG网络重塑NK细胞功能状态提供了新思路，对开发针对慢性病毒感染和肿瘤的免疫治疗策略具有重要启示。特别是发现某些ISG(如IFITM3)可能作为NK细胞分化状态的分子标志物，为免疫监测提供了新的生物标志物候选。