基于胸腺恢复的AIDS患者T淋巴细胞受体库多样性研究

The immunodeficiency might be the result, at least in part, of skewing of TCR repertoire diversity in AIDS patients. Regarding previous methods are both qualitative and insensitive,two possible mechanisms of skewing that include the expansion of selected clones and the loss of others can not be distinguished, and the effect of HAART on TCR repertoire diversity can not be evaluated. Here, we developed the high-throughput sequencing method to investigate TCR repertoire diversity in AIDS patients in a longitudinal study based on our recent finding that the restoration of thymic function differs with the frequency of na?ve T cells at baseline after HAART. The study could be used to elucidate the mechanisms of TCR repertoire skewing, and validate our scientific hypothesis： the distribution skewing resulting from Ag-specific T-cell expansion could be restored after HIV-1 replication was suppressed; however, the recovery from the loss of T-cell clones was dependent on thymic function reconstitution. The study of TCR repertoire diversity in AIDS patients could be applied to predict the risk of opportunistic infections and cancers, evaluate the effect of antiviral therapy and develop new strategies of immune therapy.

T细胞受体库(TCR repertoire)多样性紊乱是HIV/AIDS患者免疫缺陷的重要原因之一。由于检测方法限制，既往研究无法明确紊乱的根本机制是T细胞克隆直接丢失，还是抗原特异性克隆的选择扩增，也无法准确评价高效抗逆转录病毒治疗(HAART)对其的影响。我们在前期HAART对胸腺功能重建的研究基础上，建立了TCR库高通量测序方法，拟采用前瞻性队列研究，结合胸腺功能重建及T细胞特异性免疫功能恢复情况，评价HAART过程中TCR库多样性变化，阐明HIV感染导致TCR库多样性紊乱的根本机制，验证"抗原特异性克隆选择扩增仅导致TCR库多样性分布紊乱，可能在外周HIV复制等被抑制后即可恢复；T细胞克隆直接丢失造成TCR库多样性长期损伤，其恢复依赖胸腺功能重建"这一假说，进一步了解AIDS免疫缺陷的病理基础，为预测机会性感染发生风险、评价临床免疫重建效果及发展新的免疫治疗方法提供依据。

背景与目的：TCR多样性紊乱是HIV/AIDS 患者免疫缺陷的重要原因之一。既往研究无法明确紊乱的机制是T细胞克隆直接丢失，还是抗原特异性克隆的选择扩增；也无法评价HAART治疗的影响。本研究结合了胸腺功能重建及T细胞特异性免疫功能的恢复，和CD4+T细胞TCR V-J配对的分布，来描述HAART过程中CD4+T细胞TCR 库多样性变化。.结果：首先，通过对入组HIV/AIDS患者CD4+T细胞表型分析，发现大部分患者在HAART治疗4年时可获良好的CD4+T细胞重建，且胸腺淋巴细胞输出明显改善，CD4+T活化水平显著降低。其次，通过对健康志愿者和患者CD4+T细胞TCR序列分析，发现健康人TCR α、β链中15~20%的V-J配对组成了90%以上的TCR，个体内不同亚群细胞间V-J配对r2：α为0.90、β为0.93，α、β链高频V-J配对重叠率为30~60%。不同个体之间V-J配对：r2α=0.778、r2β= 0.85。患者CD4+ T细胞高频V-J配对的多样性下降（p<0.5），V-J占比可达41%，患者个体内和个体之间高频V-J配对重叠均显著下降；经过短期HARRT治疗（1年），胸腺输出及CD4+T数目明显恢复，V-J配对高频偏好集中趋势不改善，且长时间HARRT治疗（>4年），TCR V-J配对偏好性仍不能恢复。.结论：①在健康人体中，外周T淋巴细胞大部分TCR是由少数α和β链中高频偏好的V-J配对构成；个体内和不同个体之间V-J配对高频偏好性和高频V-J配对种类相似，提示：高频V-J配对偏好可以作为描述TCR多样性变化的尺度。②未经治疗的艾滋病患者CD4+ T细胞数目降低，CD4+ T细胞TCR高频V-J配对占比更高，且患者之间、患者和健康志愿者之间高频V-J配对相似度下降。③经HARRT治疗，大部分HIV/AIDS患者能获得良好的CD4+T细胞重建，胸腺输出明显改善，CD4+T活化水平显著降低。④HAART治疗1年时，CD4+ T细胞TCR V-J配对高频偏好未纠正。⑤且4长时间（>4年）的治疗和免疫重建也不能纠正艾滋病对原有V-J配对偏好性的破坏。提示“T细胞克隆直接丢失造成TCR库多样性的长期损伤，其恢复依赖胸腺输出功能的重建；而抗原特异性克隆的选择扩增导致的TCR库多样性分布紊乱，可能在外周HIV复制等得到抑制后即可恢复”的假设不成立。