HIV控制的先天免疫机制及精英感染者和经治疗后的病毒储存库调节

《Current Opinion in HIV and AIDS》：Innate immune mechanisms of HIV control and reservoir regulation in elite and posttreatment controllers

　　**综述目的**
精英控制器（ECs）和治疗后控制器（PTCs）为HIV缓解提供了互补的模型，证明了在无需持续抗逆转录病毒治疗的情况下也可以实现持续的病毒控制。越来越多的证据表明，先天免疫机制可能同时参与病毒抑制和病毒库的调节。

**最新发现**
最近的研究发现了类似适应性反应的自然杀伤（NK）细胞程序、经过训练的先天免疫反应、增强的树突状细胞感应途径以及与控制器状态相关的独特髓系细胞表型。ECs和PTCs还表现出有利的病毒库特征，包括完整病毒频率的降低、转录活性的限制以及深层次的病毒潜伏。新兴证据表明先天免疫程序与病毒库调节之间存在关联；然而，直接的机制联系仍不完全清楚。

**总结**
控制器代表了具有不同先天免疫特征和病毒库特征的多种缓解表型。虽然先天免疫日益被认为与有利的病毒库特征相关，但这些程序是主动塑造病毒库限制还是作为病毒持续存在减少的结果尚不清楚。解决这一问题可能为持久性HIV缓解和未来的治愈策略提供重要见解。

**关键点**
- 精英控制器和治疗后控制器越来越被认作是生物学上不同的缓解表型，而不仅仅是一个单一的控制器群体。
- 与控制器相关的先天免疫程序超出了传统的抗病毒效应功能，包括适应性自然杀伤细胞反应、经过训练的免疫反应以及协调的先天-适应性免疫相互作用。
- 控制器中的有利病毒库特征表现为转录活性受限、深度潜伏和较低的病毒反弹潜力，这突显了病毒库质量在持久性缓解中的重要性。
- 先天免疫程序是主动塑造病毒库结构，还是作为病毒持续存在减少的结果，仍是HIV缓解研究中的一个核心未解问题。

**引言**
尽管抗逆转录病毒治疗（ART）取得了重大进展，但HIV的根治仍然难以实现，因为治疗中断通常会导致病毒快速反弹。精英控制器（ECs）能够在没有ART的情况下自发抑制HIV复制，而治疗后控制器（PTCs）在治疗中断后仍能维持病毒学控制，它们为HIV缓解提供了互补的模型[1–3]。后续研究证实，治疗后控制是一种可复制的、尽管不常见的缓解表型，在多个独立的治疗中断队列中均得到了验证[4]。尽管这些个体很少见，但它们表明持续的无ART控制在生物学上是可实现的，并继续为实现持久性缓解的努力提供信息。
重要的是，HIV控制器越来越被认作是具有不同缓解表型的异质群体，而不仅仅是一个单一的生物实体。关于控制器丧失、持续性和短暂性精英控制以及特殊精英控制器（EECs）的研究表明，在控制的持久性、免疫特征和病毒库特征方面存在很大差异[5??, 6–8]。此外，在病毒库层面也观察到了异质性，包括具有无法检测到的完整病毒DNA的精英控制器和具有深度病毒库限制及长期病毒学稳定性的EECs[9?, 10?]。治疗后控制器代表了一种独特的缓解表型，通常缺乏与精英控制相关的保护性HLA等位基因，而是显示出独特的免疫特征，包括NK细胞相关的遗传特征和较低的免疫激活水平，这加强了持久性HIV缓解可能通过多种生物途径实现的概念[11]。

**引言（续）**
历史上，对HIV控制者的研究主要集中在适应性免疫反应和保护性宿主遗传因素上，特别是HIV特异性CD8+ T细胞反应和HLA相关机制[12, 13]。最近，越来越多的证据将这一认知扩展到了先天免疫途径、病毒库调节和免疫监视机制作为持久性HIV缓解的额外贡献因素[1, 14??]。同时，HIV治愈研究的重点已从单纯的病毒抑制转向理解病毒的持续存在。控制器经常表现出有利的病毒库特征，包括病毒库规模减小、转录活性受限以及完整病毒池的减少[5??, 15, 16]。这些特征是否是由与控制器相关的免疫机制（包括先天免疫反应）主动塑造的，目前仍不完全清楚。表1总结了与ECs和PTCs中的持久性HIV缓解相关的新兴先天和免疫病毒库特征。

**表1：精英控制器和治疗后控制器中连接先天免疫、病毒库调节和HIV缓解的特征**
| 特征 | ECs/PTCs中的关键发现 | 与病毒库调节的相关性 | 知识空白 | |
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| NK细胞特征 | 增强的细胞毒性、适应性或记忆样NK细胞程序、ADCC活性以及NK细胞相关的遗传特征与ECs和PTCs中的持久性控制相关 [21, 24, 30, 37, 38??, 65]。 | NK细胞效应功能可能有助于免疫监视、病毒库限制和延迟病毒反弹；新兴证据表明NK细胞组成和功能状态可能影响治疗中断后的缓解结果 | NK细胞程序是否主动驱动病毒库限制，或者它们是持久性缓解的生物标志物？ |
| 单核细胞/巨噬细胞 | 在ECs和PTCs中报告了增强的抗病毒和干扰素相关反应、经过训练的先天免疫、宿主限制因子表达以及单核细胞亚群变异 [43??, 59, 66, 67] | 这些程序可能有助于限制病毒的持续存在，塑造病毒库微环境并减少病毒库种子细胞 [14??, 44, 45] | 单核细胞和巨噬细胞对病毒库调节的直接贡献仍不清楚 |
| 树突状细胞与先天感应 | 在ECs中报告了增强的抗原呈递、调节的I型干扰素反应、改进的先天感应途径（cGAS-STING、RIG-1）以及有效的先天-适应性免疫相互作用；在PTCs中也发现了相关的干扰素相关特征 [36, 39, 40, 46, 68] | 增强的抗病毒感应和下游抗病毒反应的协调以及延迟病毒反弹与PTCs相关 [11, 14??, 60] | 哪些先天感应途径有助于PTCs和组织区域的持久性缓解？ |
| 病毒库负担 | ECs和PTCs的特征是HIV DNA负担减少和复制能力病毒的频率低，不同控制器表型之间存在显著差异 [5??, 49, 69] | 减少病毒库负担与持久性缓解一致；先天程序是否主动参与病毒库限制仍不清楚 [1, 3, 11] | 仅病毒库规模是否足以解释持久性缓解？ |
| 病毒库质量 | 在ECs和PTCs中报告了较少?完整病毒、转录活性受限和深度潜伏 [51?, 58, 70] | 完整病毒的完整性和转录能力可能比总HIV DNA负担更能预测病毒反弹和缓解 [51?, 52, 55] | 哪些病毒库特征（单独或组合）最能预测持久性的无ART缓解？ |
| 整合景观 | 完整病毒在抑制性染色质环境和转录不活跃的基因组区域中的富集，包括KRAB-ZNF相关位点，有助于转录沉默和深度病毒潜伏 [15, 57, 58, 71] | 这些整合模式可能限制病毒重新激活，促进持久性潜伏，并有助于减少病毒库反弹潜力的病毒库持续存在 [51?, 57] | 免疫选择是否主动塑造控制者的整合位点模式？ |
| 组织免疫 | 在二级淋巴组织（包括ECs）中描述了不同的病毒库特征，强调了解剖学隔离在HIV持续存在中的重要性 [61, 72] | 组织驻留的免疫群体可能以血液分析无法捕捉的方式影响病毒库的维持、免疫监视和病毒持续存在 [33, 60, 62] | 组织特异性的先天免疫程序是否有助于持久性缓解，这些机制是否被外周血液研究遗漏？ |
| HIV控制者的异质性 | 持续性、短暂性和特殊ECs以及PTCs表现出不同的病毒学、免疫和病毒库特征，支持控制器群体内的生物多样性 [9?, 73, 74] | 不同的控制器表型与病毒库结构、控制持久性和病毒反弹风险的不同相关，表明多种途径可能导致持久性缓解 [5??, 10?] | 控制者是否通过共享或不同的先天免疫机制实现持久性缓解？ |
| 免疫激活和炎症调节 | 持久的先天免疫激活可以与持续的病毒控制共存。尽管病毒血症被抑制，但在ECs中仍报告了单核细胞激活和炎症扰动的升高标志物 [59, 75] | 平衡的炎症反应可能支持抗病毒免疫，而持续的激活可能导致HIV持续存在和长期的免疫失调 [76, 77] | 如何在不促进慢性炎症和病毒库持续存在的情况下维持抗病毒免疫？ |

**自然杀伤细胞：从病毒控制到病毒库调节**
自然杀伤（NK）细胞已被证明是对HIV自发性和治疗后控制的重要贡献者。除了其经典的细胞毒性作用外，NK细胞还可以通过不同的生物途径发展出适应性或记忆样特性。适应性NK细胞在巨细胞病毒感染期间扩增，其经典定义是通过NKG2C和CD57的表达[17, 18]。相比之下，细胞因子诱导的记忆样NK细胞在无抗原特异性刺激的情况下短暂暴露于IL-12、IL-15和IL-18后产生[19]，而针对HIV的抗原特异性记忆NK细胞反应与NKG2/HLA-E轴相关[20]。
与此概念一致的是，ECs富含NKG2C和CD57表达的适应性NK细胞群体，它们具有增强的干扰素γ（IFN-γ）产生能力和与抗病毒效应功能相关的转录程序，表明NK细胞的重编程有助于病毒控制[14??, 21]。最近对ECs的分析进一步发现了一个高度功能性的抗病毒NK细胞群体，该群体同时表达NKG2C和NKG2A以及CD16、CD57和CXCR3，表明控制者中的有效NK细胞反应并不完全依赖于激活受体表达[21]。由于NKG2A和NKG2C共享HLA-E作为配体，共同表达表明NK细胞活性可能受HLA-E呈递的肽的性质而非仅受体表达的调节[22]。此外，在非洲精英控制器中还报告了CD69+ NK细胞群体的富集，表明替代性激活的NK细胞程序也可能有助于自发控制[23]。
NK细胞效应功能可能通过消灭感染细胞来影响病毒库负担，而有利的病毒库质量可能是由于免疫介导的转录受限或深度潜伏病毒的筛选。在考虑与持久性缓解相关的机制时，这一区别很重要。在ECs中，增强的NK细胞细胞毒性和激活与较低的HIV DNA水平和较小的病毒库相关，表明NK细胞可能在限制HIV持续存在中起作用[24]。在PTCs中也观察到了类似的观察结果，其中增强的NK细胞功能性与稳定的病毒库动态、较低的免疫激活以及治疗中断后的延迟病毒反弹相关[11, 25]。此外，在一项临床试验中报告了细胞因子介导的NK细胞活性增强，其中聚乙二醇化IFN-α2a治疗与增强的NK细胞细胞毒性和整合HIV DNA的减少相关，支持先天免疫相互作用在限制HIV持续存在中的作用[26]。最近的多组学分析进一步表明，特定的NK细胞表型与延迟病毒反弹相关，加强了NK细胞组成和功能状态可能比整体NK细胞数量更能预测缓解结果的观点[27?]。这些发现共同表明NK细胞可能有助于病毒抑制和病毒库负担的限制[1, 14??]。NK细胞程序是否通过免疫介导的深度潜伏或转录受限病毒的筛选来影响病毒库质量仍然是一个重要的未解问题。
抗体依赖的细胞毒性（ADCC）是另一种将NK细胞活性与病毒库控制联系起来的重要机制。重要的是，ADCC是一种效应机制，而非记忆状态，尽管适应性NK细胞群体可能介导增强的ADCC反应[17]。ECs表现出增强的ADCC反应，其特征是通过记忆样NK细胞群体高效消除HIV感染的目标细胞[21]。最近，基于NK细胞的双特异性抗体方法证明了减少重新激活的病毒库细胞和体外消除携带完整病毒的细胞的能力，这证明了NK细胞效应功能可以用于HIV缓解策略[28?, 29]。在ECs中观察到的强大ADCC反应有助于制定增强NK细胞介导的抗病毒活性的策略[21, 30]。基于这些自然发生的控制机制，经过Fc工程改造的 broadly 中和抗体在增强CD16 结合方面表现出增强作用，为HIV缓解和治愈干预措施提供了有希望的策略[31–34]。
遗传学研究为NK细胞在持久性缓解中的作用提供了额外证据。保护性KIR-HLA组合在ECs中富集，并长期与自发HIV控制相关，支持NK细胞在抗病毒免疫中的作用[12, 35, 37]。最近，在长期PTCs中也发现了NK细胞相关的免疫遗传特征，表明不同的NK细胞程序也可能有助于持续的治疗后缓解[38??]。这些观察表明，受体教育和功能能力，而不仅仅是NK细胞数量，可能是抗病毒活动的重要决定因素。
总体而言，来自ECs和PTCs的证据表明，NK细胞通过整合的适应性、细胞毒性、Fc介导和遗传机制参与HIV控制。然而，这些特征是否主动驱动病毒库限制或作为病毒持续存在减少的结果仍不清楚[39]。此外，ECs和PTCs中相似的临床结果可能是由于部分不同的NK细胞程序引起的，这突显了分别评估控制器表型的重要性。确定NK细胞程序如何影响不同控制器表型中的病毒库调节将对将自然HIV缓解的经验转化为未来治愈策略至关重要。

**髓系细胞：缓解的调节者还是持续存在的促成者？**
髓系细胞是抗病毒免疫和HIV持续存在之间的重要接口。单核细胞、巨噬细胞和树突状细胞通过病原体感知、细胞因子产生以及适应性免疫的协调来参与抗病毒免疫，但它们也可能促进病毒的持续存在[14??,40,41]。来自外周血单核细胞的抗病毒机制得到增强，其特征是限制因子表达增强、干扰素反应协调以及具有训练性免疫的特征，这可能预示着先天免疫、病毒控制与病毒储存库调节之间的潜在联系[14??,42,43??]。巨噬细胞同样具有双重作用：一方面通过吞噬作用和细胞因子产生帮助清除病毒，另一方面由于其较长的存活时间和组织定位，也可能成为病毒持续存在的场所[44,45]。树突状细胞在先天免疫和适应性免疫之间起到了重要的桥梁作用。增强的抗原呈递、调控的干扰素反应以及有利的代谢程序都与抗病毒控制的优异效果相关，并有助于识别被感染的细胞并协调下游的抗病毒反应[14??,36,40,46]，这进一步巩固了树突状细胞作为抗病毒免疫协调者的角色[47]。此外，干扰素相关特征与无症状携带者（PTC）中病毒反弹的延迟有关，尽管其背后的机制尚未完全明确[11,48]。综合现有证据表明，髓系细胞的这些机制通过协调抗病毒限制、免疫调节以及先天免疫与适应性免疫的相互作用来帮助控制HIV。尽管这些途径可能影响病毒储存库的形成，但它们对持续缓解的直接影响仍不清楚。

**精英型和治疗后控制者中的病毒储存库特征**

**病毒储存库负担**
HIV的持续存在和病毒反弹受到多种储存库特征的影响，包括总体病毒储存库负担。外周血单核细胞（ECs）和无症状携带者（PTCs）中的病毒储存库通常较小，与非控制者和常规抗逆转录病毒疗法（ART）抑制个体中的病毒储存库有显著差异。VISCONTI队列的早期观察结果将治疗后缓解与较低的病毒持续存在相关联，而后续研究显示，持续控制者的病毒储存库特征与短暂控制者不同，这支持了病毒储存库负担与缓解持续时间之间的关系[3,5??]。此外，关于治疗后控制的研究表明，持续缓解通常伴随着稳定的病毒储存库和有限的病毒前体多样性[49,50]。

**病毒储存库的质量**
除了储存库的大小之外，储存库的质性特征也被认为是决定持续控制的重要因素。精英型外周血单核细胞、持续控制者和PTCs通常表现出较低的前体病毒频率、较低的病毒转录水平以及深度病毒潜伏的证据[10?,48,51?]。最近的分析进一步表明，衡量病毒前体的完整性和转录能力可能比总的HIV DNA负担更能预示治疗中断后的病毒反弹，这突显了病毒储存库质量而非数量的重要性[51?,52]。此外，控制者的病毒储存库，特别是精英型外周血单核细胞和PTCs，表现出有限的病毒多样性以及很少有病毒进化的证据，这些特征与较低的残留复制和长期的病毒学稳定性一致[10?,50]。病毒前体整合到抑制性染色质和转录不活跃的基因组区域中可能限制病毒反弹，这支持了病毒储存库结构和转录能力是持续缓解的关键决定因素的观点[15,16,53??]。

**病毒整合的基因组特征**
HIV整合的基因组特征是控制者病毒储存库的另一个区别性特点。对精英型控制者的研究发现，病毒前体主要集中在转录不活跃的染色质环境和对病毒再激活不太友好的基因组区域[15,16]。最新的研究表明，这种“阻挡-锁定”型的病毒储存库结构可能通过限制病毒转录和反弹潜力来促进持续缓解[54]。这些观察结果表明，持续缓解不仅反映了较低的病毒储存库负担，还与良好的病毒储存库质量有关。尽管这些有利储存库特征的机制尚未完全明了，但越来越多的证据表明，与控制者相关的免疫机制可能影响它们的形成和维持。

**新兴概念**
如果病毒储存库的质量和负担有助于持续缓解，那么一个重要的问题是这些有利的储存库特征是如何形成的。精英型和治疗后控制者既表现出独特的先天免疫表型，又具有受限的病毒储存库特征；然而，这种关系的方向尚不确定。确定是免疫介导的压力主动塑造了病毒储存库的限制，还是有利的储存库特征支持了与控制者相关的免疫表型，这是HIV缓解研究中最重要的未解问题之一。最近的证据支持这样一种假设：先天免疫可能直接促进病毒储存库的演变。在早期治疗的HIV感染中，病毒储存库细胞表现出与先天免疫介导的选择一致的特征，即病毒前体优先在转录抑制性染色质环境中积累[53??]。同样，在一项干预性研究中也报告了通过先天免疫机制加速病毒储存库细胞的选择，这表明免疫介导的压力可以影响病毒储存库的结构[55]。最新的实验数据支持先天免疫反应在塑造病毒储存库持久性方面的作用[56]。这些观察结果提示，免疫反应可能不仅是对病毒储存库的响应，还可能对其组成产生影响。

**新兴的分析**
对控制者病毒储存库的分析支持这样一个模型：免疫压力有利于位于转录不活跃基因组区域中的深度潜伏病毒的持续存在[53??,57,58]。在治疗后控制者中，完整病毒前体似乎越来越多地局限于整合位点和与有限转录活性相关的表观遗传环境中，这表明免疫介导的选择可能有利于那些难以引发病毒反弹的“阻挡-锁定”型病毒的前体持续存在[51?,57]。虽然尚不清楚先天免疫机制是否直接参与了这一过程，但这些发现为免疫监视与持续缓解之间的生物学联系提供了合理的解释。

**需要注意的是，与控制者相关的先天免疫特征可能并不总是有益的。**
在南非的精英型控制者中进行的最新研究表明，尽管病毒受到有效抑制，但抗原呈递细胞的功能仍存在持久的改变，这表明持续控制可能与持续的先天免疫紊乱并存[59]。这些发现表明，缓解不太可能由单一的保护性免疫表型引起。相反，持续控制可能反映了免疫监视、慢性激活和病毒储存库限制之间的复杂平衡。确定先天免疫程序是主动塑造病毒储存库进化还是仅仅是病毒负担减少的结果，仍然是未来研究的关键焦点。

**血液免疫与组织免疫：我们是否研究了错误的目标？**
大多数关于精英型和治疗后控制者的研究依赖于外周血样本，尽管大部分HIV病毒储存库实际上位于组织内。因此，基于血液的分析可能无法完全捕捉到病毒控制和储存库调节的重要机制[60]。组织内的巨噬细胞、树突状细胞和NK细胞可能以循环免疫谱中未能反映的方式影响病毒储存库的维持、免疫监视和病毒前体的选择[60,61]。在非人灵长类动物模型中，能够进入淋巴滤泡的NK细胞有助于局部控制病毒复制，这表明先天免疫细胞的组织定位与其功能能力同样重要[33,62]。与此概念一致的是，NK细胞上的CXCR5表达仅限于淋巴组织，并且在外周血中不存在，而滤泡中NK细胞的频率与生发中心的TFH细胞呈负相关，这表明免疫能力并不一定转化为对病毒储存库位置的解剖学访问[63]。最近的研究进一步表明，尽管NK细胞保留了细胞杀伤潜力，但它们大部分被排除在生发中心的HIV储存库位置之外，这突显了空间分布是免疫介导的病毒储存库清除的关键障碍[64?]。综上所述，先天免疫细胞的解剖学分布可能是病毒储存库持续存在和持续缓解的关键决定因素。类似的组织特异性机制是否也存在于精英型和治疗后控制者中，仍是未来研究的重要前沿领域。

**结论**
最近的进展扩展了我们对HIV控制者的理解，涵盖了先天免疫途径和病毒储存库生物学，而不仅仅是适应性免疫和宿主遗传学。外周血单核细胞和PTCs代表了具有不同免疫特征和有利病毒储存库结构的生物学上多样化的缓解表型。尽管越来越多的证据支持先天免疫与病毒储存库限制之间的关系，但这些途径是主动塑造持续缓解还是病毒持续存在的结果仍不清楚。明确这些关系可能为未来的缓解和治愈策略提供重要见解。

**致谢**
作者感谢研究参与者、合作临床医生以及国家传染病研究所（NICD）的HIV和STI细胞生物学研究实验室，他们的贡献和支持性的研究环境促进了人们对自发HIV控制和持续缓解的理解。生成式人工智能（Microsoft Copilot）被用于语言润色、手稿组织和文献综述及引用验证。所有的科学解释、文献的批判性评估以及最终的手稿内容均由作者完成、审查并批准。

**财务支持和赞助**
本工作得到了欧盟（C Thobakgale；TMA2018SF2447-ICIHSA）、国家研究基金会（MND200423_516034）和脊髓灰质炎研究基金会（22/83）的支持，也是威特沃特斯兰德大学病理学系和免疫学系的支持项目。

**利益冲突**
本研究不存在利益冲突。

**参考文献和推荐阅读**
在审查期间发表的特别有趣的论文被标记为：
? 特别有趣
?? 非常有趣