摘要：抗转录逆转录病毒治疗（Antiretroviral Therapy, ART）的出现，曾让人们以为终于驯服了人类免疫缺陷病毒（HIV）。只要按时服药，感染者体内的病毒载量可以降低到常规检测无法察觉的水平。然而，停药后的迅速反弹无情地打破了治愈的幻想。

引言

抗转录逆转录病毒治疗（Antiretroviral Therapy, ART）的出现，曾让人们以为终于驯服了人类免疫缺陷病毒（HIV）。只要按时服药，感染者体内的病毒载量可以降低到常规检测无法察觉的水平。然而，停药后的迅速反弹无情地打破了治愈的幻想。

HIV之所以能够与宿主达成某种终生“共存”，核心原因在于它们将自己的基因组悄无声息地整合到了长寿的CD4+ T细胞中，形成了难以根除的潜伏储库（Latent Reservoir）。多年来，研究人员一直试图唤醒并清除这些隐藏的敌人，但收效甚微。这背后的机制究竟是什么？储库细胞仅仅是通过“装死”来逃避追杀，还是另有隐情？

2月24日，《Nature》的研究报道“Dynamic antigen expression and cytotoxic T cell resistance in HIV reservoir clones”，为我们揭开了这一谜底。该研究以前所未有的分辨率，深入剖析了真实储库克隆的动态特征与免疫抵抗机制，彻底颠覆了我们对HIV潜伏的传统认知。

要在浩如烟海的免疫细胞中找到HIV的藏身之处，无异于大海捞针。在接受ART治疗的感染者体内，大约每100万个CD4+ T细胞中，只有1到100个细胞携带有整合的HIV前病毒（Provirus）。这种极端的稀缺性，长期以来严重制约了对储库特征的直接研究。为了打破这一技术瓶颈，研究人员开发了一种巧妙的平台，能够从接受ART抑制的感染者体内，分离并大量扩增

真实的储库克隆（Authentic Reservoir Clones, ARCs）

。

通过结合T细胞受体Vβ（TCR-Vβ）富集技术和无偏限性稀释（Limiting-dilution）方法，研究团队成功分离出了10个ARCs，其中包括7个携带完整前病毒的克隆和3个携带5'端前导序列缺失的缺陷型克隆（dARCs）。这些克隆在体外培养中展现出了惊人的扩增能力，部分克隆甚至扩增到了数以亿计的细胞数量。这为后续的多组学和功能学分析提供了宝贵且充足的“弹药”。

通过对整合位点的测序分析，研究人员发现了一个引人注目的现象：在7个完整前病毒的ARCs中，

有6个的整合位点位于锌指蛋白基因（ZNF）或异染色质区域

。这一分布特征高度契合了经过长期免疫选择后存活下来的储库特征。相比之下，缺陷型克隆则多整合在活跃转录的基因体内。这表明，被分离出来的这些ARCs，正是那些在体内经受住了漫长且严酷的免疫筛选，最终存活下来的“硬骨头”。

为了探究这些克隆在体内的真实存活力，研究人员对一名代号为OM5334的感染者进行了长达12年的纵向追踪。利用特异性的TCR-CDR3和整合位点数字液滴PCR（ddPCR）技术，他们发现ARC-ZNF721和ARC-Chr16这两个完整克隆，以及缺陷型克隆dARC-COG5，在长达12年的ART治疗期间始终稳定存在。以ARC-ZNF721为例，在ART治疗初期，它在所有感染细胞中的占比还不到0.2%，但在治疗进行到3.5年时，该克隆在完整前病毒中的占比竟然飙升至34.6%。功能学测试进一步揭示，ARC-ZNF721实际上是一个针对EB病毒（EBV）特异性的CD4+ T细胞。这意味着，

HIV极其聪明地“搭乘”了针对常见慢性病毒的抗原特异性T细胞

，借助宿主对EBV的正常免疫应答进行克隆扩增，从而实现了自身的长效驻留。这种寄生策略，使得HIV储库在体内获得了长达十余年的惊人稳定性。

长期以来，人们普遍认为潜伏的HIV处于一种绝对的转录静默状态，以此来躲避免疫系统的雷达。然而，当拥有了数以亿计的真实储库细胞后，研究人员终于有机会在高分辨率下单细胞水平上审视这一教条。

利用结合了表面蛋白和转录组的单细胞测序技术（CITE-seq），研究人员对ARCs进行了多模态分析。数据呈现出一个高度异质且充满矛盾的图景。如果采用较为宽松的标准（即细胞内只要检测到大于0的HIV RNA counts即视为阳性），各个克隆中HIV转录的比例其实并不低。例如，在缺陷型dARC-COG5中，这一比例高达

54.8%

；在ARC-Chr22中更是达到了

79%

。然而，仅仅产生少量的RNA并不意味着病毒正在被有效翻译和表达。

为了精准锁定真正具有

生产性表达（Productive expression）

的细胞，研究人员利用了HIV感染的一个经典特征：HIV的Nef和Vpu蛋白会强力下调宿主细胞表面的CD4分子。通过这一生物学标志，研究人员设定了一个严格的阈值（对数归一化后的HIV counts大于4），重新评估了表达频率。结果令人震惊：在各个ARCs中，真正处于“生产性表达”状态的细胞比例极低。dARC-COG5中仅有

1.1%

，ARC-Chr16中为

2.8%

，ARC-ZNF721仅为

0.4%

，ARC-Chr22为

6.1%

，而ARC-ZNF486甚至为0.0%。这意味着，在任何一个特定的时间切片里，绝大多数的储库细胞都保持着极度的寂静。

更为重要的是，研究人员对比了这些极少数的“生产性HIV RNA阳性”细胞与“阴性”细胞，在跨越不同供体和不同克隆的分析中，提取到了一个包含

248个差异表达基因（DEGs）

的高度保守的转录重塑程序。这248个基因描绘出了一幅感染细胞被病毒深度劫持的生理学画卷。

在这些细胞中，T细胞受体复合体组分CD3E的表达被显著下调，而主要组织相容性复合体II类分子（如HLA-DRA、HLA-DRB1）则被显著上调。这种模式高度暗示了这些细胞正处于一种

持续的、与TCR相关的强烈激活状态

。同时，一个最近被鉴定为HIV转录限制因子的宿主基因PTMA（Prothymosin-α），在这些生产性表达的细胞中被一致下调，这从侧面反映了宿主转录限制的解除。

深入的通路分析显示，这些细胞内TNFα-NFκB信号通路异常活跃，AP-1转录因子家族成员（FOS, JUN, FOSB）以及ATF3被强烈上调。NF-κB和AP-1正是驱动HIV长末端重复序列（LTR）转录的核心引擎。有趣的是，具有抑制HIV转录作用的转录因子HMGB1则表现出一致的低表达。

然而，尽管细胞处于高度激活的信号状态中，它们的细胞周期和代谢程序却被强行踩下了刹车。

基因富集结果显示G2/M期检查点和有丝分裂纺锤体相关的基因被显著下调。流式细胞术的DNA含量分析证实了这一点：表达HIV-Gag蛋白的细胞大量停滞在具有4N DNA含量的G2/M期。这背后的生理学逻辑与HIV的Vpr蛋白密切相关，Vpr已知能够诱导细胞周期停滞，以此来为病毒的转录和组装创造最适宜的核环境。

因此，真正的生产性感染细胞呈现出一种分裂的特征：

信号传导上极度亢奋，但在细胞周期和增殖上却处于停滞状态。

这一保守的转录特征，为未来精准靶向正在表达病毒的储库细胞提供了高价值的分子坐标。

基于“激活并杀灭”（Shock and Kill）的治疗策略一直被寄予厚望。其核心逻辑是：使用潜伏逆转剂（LRAs）将静默的病毒唤醒，使其暴露抗原，随后由免疫系统将其彻底清除。既然ARCs是真实的储库克隆，那么它们对这种“唤醒”信号的反应如何呢？

研究人员使用了最强烈的T细胞激活手段：抗CD3/CD28抗体（模拟TCR交联）以及PMA/Ionomycin组合（直接激活蛋白激酶C和钙流）。这些手段被公认为能够激活NF-κB、NFAT和AP-1，从而引发“最大化”的HIV再激活。然而，实验结果却给了“Shock and Kill”策略重重的一击。在大多数ARCs中，这些强烈的刺激仅仅带来了微乎其微的HIV-Gag蛋白表达提升。以ARC-ZNF721为例，在抗CD3/CD28刺激并辅以饲养细胞共培养的第7天，尽管该克隆展现出了极其强劲的增殖能力（细胞数量相较于外周血中的平均CD4+ T细胞扩增了8.7倍），但其检测到的HIV-Gag表达频率仅仅为可怜的0.57%。

这就引发了一个深刻的疑问：既然细胞接收到了强烈的增殖和激活信号，为什么前病毒依然不表达蛋白？是根本没有启动转录，还是转录过程被强行中断了？

为了回答这个问题，研究人员动用了逆转录数字液滴PCR（RT-ddPCR）技术，对HIV转录的各个阶段（包括起始、通读、延伸和多聚腺苷酸化）进行了精密量化。数据的呈现解开了转录阻滞的谜团。结果表明，各个克隆之间的转录图谱存在巨大差异。对于ARC-ZNF721而言，尽管刺激确实增加了5' LTR起始转录本的数量，但这些起始转录本中，

只有不到33%能够成功发育

为完全延伸并被多聚腺苷酸化的成熟mRNA。更令人担忧的是，无论是抗CD3/CD28、PMA/Ionomycin，还是经典的潜伏逆转剂Bryostatin，虽然都能在某些ARCs中增加转录的起始，但反而降低了完全成熟转录本的相对比例。

这意味着，增加转录的“起跑”并不等于能顺利到达“终点”。储库克隆在长期进化中，似乎形成了一种在转录延伸或mRNA成熟阶段的严重阻滞机制。它们可以毫无顾忌地接受免疫刺激并进行疯狂的细胞分裂和增殖，但病毒蛋白的翻译却被严格限制。潜伏与增殖在这些真实储库克隆中被彻底解耦（Uncoupled）。这就解释了为什么传统的“唤醒”策略在临床上屡屡受挫：我们可能只是唤醒了转录的开头，却未能促成具有免疫原性的病毒蛋白的最终生成。

如果极低的抗原表达和顽固的转录阻滞是储库细胞的常态，那是否意味着基于细胞毒性T淋巴细胞（CTL）的免疫清除策略彻底失去了希望？研究人员并没有止步于瞬时数据的悲观，而是引入了一个关键的维度：

时间

。

他们设计了一种被称为

“Slowcure”（缓慢治愈）

的长周期共培养模型。在研究供体OM5334时，研究人员首先从其体内鉴定并分离出了特异性识别HIV Pol蛋白（表位为NETPGIRY）的CD8+ CTL克隆。值得注意的是，患者体内原代的HIV特异性CD8+ T细胞虽然能分泌干扰素-γ（IFN-γ），但却几乎不产生颗粒酶B（Granzyme B）——这是实施细胞毒性杀伤的核心武器。而体外分离并培养的CTL克隆则恢复了产生颗粒酶B的能力，具备了真实的杀伤力。

在Slowcure实验中，研究人员使用抗CD3/CD28刺激ARC-ZNF721诱导其增殖，并将其与自体多功能的CTL克隆共培养。在共培养的第一天，CTL的影响微乎其微。然而，随着时间推移到第5天，HIV-Gag阳性细胞和总的ARC细胞数量都出现了显著下降。到了第7天，令人振奋的数据出现了：在CTL的存在下，ARC-ZNF721的总细胞数量相比于无CTL对照组减少了90%以上。同样的结果也出现在另一个供体的ARC-POLR1HASP克隆上，7天后总ARC细胞也减少了90%以上。

这是一个极具反差的现象：既然在任意一个单一的时间点，只有不到2%的细胞表达Gag抗原，CTL是如何做到在7天内清除掉90%的克隆的？

研究人员巧妙地运用了数学动力学建模来解释这一谜题。通过整合时间序列表达数据以及特异性耗竭HIV表达细胞的干扰实验，模型推演出：在Slowcure的刺激条件下，每个ARC-ZNF721细胞发生潜伏逆转的平均时间间隔约为50天，而每次表达暴露的持续时间平均仅为

0.79天

。这解释了为什么瞬时观察到的表达率仅为1.5%左右。然而，通过时间的累积（积分），在7天的共培养期内，实际上有大约15%的ARC-ZNF721细胞至少发生了一次短暂的Gag抗原暴露。

这15%的累积暴露率，为CTL的杀伤提供了必要的窗口。然而，15%的抗原暴露依然无法完全从数学上等同于90%的最终清除率。这表明，除了直接的抗原识别和穿孔素/颗粒酶杀伤外，还有

非抗原依赖的机制在起作用

。CTL在识别局部抗原后释放的IFN-γ等细胞因子，极有可能对周围正在增殖的储库细胞产生了强烈的旁观者效应（Bystander effect）或抗增殖作用。

这一发现为免疫治疗带来了新的希望。它证明了，即便储库克隆的抗原暴露极其短暂且瞬态，只要我们能提供具备高度杀伤能力（如高表达颗粒酶B）的CTL，并通过时间积分的效应，依然可以实现对潜伏储库的深度侵蚀。这或许正是少数“精英控制者”（Elite Controllers）能够长期抑制病毒反弹的核心机制。

如果故事到这里结束，那将是一个完美的关于免疫胜利的叙事。但生命体系的复杂性远超想象。在针对ARC-Chr16这个克隆进行Slowcure实验时，研究人员观察到了截然不同的结果。

ARC-Chr16是一个在转录层面上表现出调节性T细胞（Treg，高表达FOXP3和CD25/CD39）特征的储库克隆。当它与同样针对Pol-NETPGIRY表位（已确认该表位在ARC-Chr16中序列完好且能被递呈）的强效CTL共培养7天后，不仅没有像ARC-ZNF721那样被大量清除，其总细胞数甚至在CTL的重重包围下依然逆势扩增了3.6倍。

为了确认这种抵抗力究竟是来自于克隆特有的病毒特性，还是宿主细胞本身的防御装甲，研究人员设计了一场严密的竞争性杀伤试验。他们利用不同荧光强度的CellTrace染料，将三种靶细胞混合在同一个培养孔中：一是抵抗者ARC-Chr16；二是脆弱的缺陷型dARC-COG5；三是提取自同一患者的新鲜外周血CD4+ T细胞，并在体外用ARC-Chr16产生的病毒进行新发感染。

当向这个混合战场中投入CTL后，结果泾渭分明：表达Gag的dARC-COG5细胞被高效且特异性地清除了；那些新近被ARC-Chr16病毒感染的外周血CD4+ T细胞，也有

超过75%的Gag阳性细胞被无情剿灭

；唯独表达Gag的ARC-Chr16细胞，在各种效靶比（从1:10到1:2）下，

几乎毫发无损

。这一关键数据证明：既然同一种病毒感染的新鲜细胞会被杀死，那么ARC-Chr16的存活就绝不是因为病毒本身的突变或逃逸，而是由于这个宿主细胞克隆在历经多年的演化后，获得了某种强大的

细胞内在（Cell-intrinsic）免疫抵抗力

。

不仅如此，研究人员还用人工合成的表位肽直接脉冲（Peptide-pulse）孵育靶细胞，强行将抗原装载到细胞表面的MHC-I类分子上，从而完全绕过了病毒蛋白的表达和加工递呈步骤。在这种极端条件下，CTL依然能够高效杀死脉冲了多肽的dARC-COG5，但对同样脉冲了多肽的ARC-Chr16依然无可奈何。这无可辩驳地表明，ARC-Chr16的抵抗机制存在于更深的层次——

它位于CTL完成抗原识别并启动杀伤程序的最下游

。储库细胞穿上了一层看不见的“防弹衣”。

为了击碎这层免疫抵抗的装甲，研究人员首先排除了几个常规嫌疑人。虽然抗凋亡蛋白BCL-2在某些储库细胞中高表达，但使用BCL-2抑制剂（ABT-199）或BCL-XL抑制剂处理ARC-Chr16，并不能使其对CTL的杀伤变得敏感。同时，虽然HIV会通过Nef蛋白下调MHC-I类分子，但在竞争实验中存活下来的新发感染细胞并没有表现出MHC-I的进一步筛选降低，说明MHC-I的下调不足以解释ARC-Chr16那近乎绝对的生存优势。

谜底最终在多组学数据的深度交叉中浮出水面。研究人员将ARC-Chr16与脆弱的dARC-COG5的CITE-seq数据，与近期发表的一项体外感染存活细胞的特征图谱进行了比对。结果显示，ARC-Chr16显著表现出

较低的氧化应激反应模块得分

、

较低的缺氧诱导因子（HIF1A）表达

，以及

较低的表面激活标志物CD69表达

。

这揭示了一个深层的代谢免疫学机制。CTL杀死靶细胞的主要机制之一，是将颗粒酶释放到靶细胞质中。而颗粒酶诱导细胞凋亡的过程，高度依赖于

细胞内活性氧（ROS）的积累和氧化应激的爆发

。如果一个储库细胞（如ARC-Chr16）天然维持着极低的氧化应激基线状态，或者拥有强大的抗氧化缓冲能力，那么即使颗粒酶成功穿透细胞膜，也无法引爆导致细胞死亡的氧化风暴。

细胞代谢状态，成为了决定免疫杀伤成败的生死线。

明确了机制，破局之法便应运而生。研究人员将目光投向了

去铁胺（Deferoxamine, DFO）

。这是一种已被FDA批准用于临床的铁螯合剂，更重要的是，它能够有效诱导细胞产生缺氧应激并促进ROS的积累。如果ARC-Chr16是因为缺乏氧化应激而存活，那么DFO能否打破这一僵局？

在体外肽脉冲杀伤实验中，使用

10 μM的DFO预处理ARC-Chr16长达72小时

后，奇迹发生了：原本对CTL无动于衷的ARC-Chr16，其死亡率显著飙升。将DFO引入长达7天的Slowcure实验中，数据更为震撼。单独使用CTL仅能将ARC-Chr16的扩增限制在3.6倍；而当CTL与DFO联合使用时，ARC-Chr16的克隆扩增被几乎完全阻断，增殖倍数骤降至1.1倍。同时，培养上清中的病毒RNA释放量，从单独培养时的40倍激增，下降到CTL单用时的7.6倍，而在DFO联合CTL组中，更是被强力压制到了

1.8倍

。

相对应地，对于原本氧化应激水平就较高的脆弱克隆dARC-COG5而言，DFO的处理甚至在没有CTL存在的情况下就诱发了显著的细胞死亡。这完美印证了“代谢死亡阈值”的理论：dARC-COG5原本就徘徊在氧化应激死亡的悬崖边缘，CTL的介入轻松将其推下深渊；而ARC-Chr16则处于安全地带，必须依靠DFO这种

代谢增敏剂（Metabolic sensitizer）

将其强行拉至悬崖边缘，才能让CTL完成致命一击。不仅如此，在另一个缺陷型储库克隆（dARC-R3HDM2）中，研究人员还观察到BCL-2抑制剂ABT-199虽然单用无效，但与CTL联合使用时也显著增强了清除效果。这充分说明，不同储库克隆的抵抗机制具有高度的异质性，而针对性的干预措施可以有效逆转这些抵抗。

结语

这项发表在《Nature》上的重磅研究，彻底刷新了我们对HIV潜伏储库的认知坐标。储库细胞绝不是一群在角落里瑟瑟发抖、只等被免疫系统发现的被动目标。它们在经历多年的ART治疗和免疫筛选后，早已演化为极其狡猾且强悍的生存专家。

它们极少暴露抗原，在强大的刺激下也能强行阻断病毒转录的成熟，从而实现潜伏与增殖的完美解耦。即使在动态的时间维度上被CTL捕捉，一部分克隆（如ARC-Chr16）也能通过重塑自身的细胞代谢，降低氧化应激基线，在细胞内部署起抵御颗粒酶攻击的“代谢防线”。

传统的“唤醒与杀灭”策略之所以步履维艰，正是因为我们低估了储库细胞内在的抵抗壁垒。该研究证实，要实现HIV的真正治愈，我们不仅需要提高潜伏逆转的效率和增强CTL的杀伤功能，更需要引入

“代谢增敏”

的新概念。通过像DFO这样能干预细胞氧化应激或细胞凋亡通路的小分子药物，剥夺储库细胞的内在防御装甲，为免疫系统创造一击必杀的条件。这种将病毒学、免疫学与细胞代谢深度交融的视角，不仅为彻底清除HIV储库指明了新的方向，也深刻启发着我们在肿瘤免疫治疗等广泛领域中，重新思考如何打破异常细胞的生存逻辑。

参考文献

Ferreira IATM, Herrera A, Huynh TT, Stone E, Linden NL, Ovies C, Ren Y, Bittar C, Pal VK, Naing E, Sinha P, Danesh A, Stevenson E, Vedova S, Liu F, Leyre L, Shea S, Wells E, Miller IG, Canis M, Teixeira AR, Moir S, Chun TW, Kovacs C, Gastonguay MS, Hill AL, Genel S, Zumbo P, Betel D, Halvas EK, Lee GQ, Scheck R, Caskey M, Bieniasz PD, Board NL, Nussenzweig MC, Jones RB. Dynamic antigen expression and cytotoxic T cell resistance in HIV reservoir clones. Nature. 2026 Feb 24. doi: 10.1038/s41586-026-10298-w. Epub ahead of print. PMID: 41735521.

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来源：生物探索一点号1