Cell重磅：首張HIV與人類T細(xì)胞戰(zhàn)爭地圖，誰幫病毒、誰防感染一目了然

HIV感染的核心戰(zhàn)場是人的CD4+T細(xì)胞。病毒依賴大量宿主蛋白完成復(fù)制，同時(shí)也要繞過細(xì)胞內(nèi)的多種“限制因子”。哪些宿主基因幫助HIV，哪些又能抑制它，一直缺乏系統(tǒng)性識別。過去的研究多依賴癌細(xì)胞系，結(jié)果重疊度低，因?yàn)镠IV已進(jìn)化出對抗機(jī)制，抗病毒因子更難捕捉。

如今，CRISPR技術(shù)帶來了轉(zhuǎn)機(jī)。近日，研究人員首次在原代人CD4+T細(xì)胞中同時(shí)開展全基因組激活（CRISPRa）和敲除（CRISPRn）篩選，系統(tǒng)繪制了HIV與宿主互作的功能圖譜。這項(xiàng)研究不僅發(fā)現(xiàn)了數(shù)十種已知因子，更找到了多個(gè)全新的強(qiáng)效抗病毒蛋白，其中包括一個(gè)“叛變”的親病毒蛋白家族成員：PPID。它通過與HIV衣殼結(jié)合、阻礙病毒核輸入，實(shí)現(xiàn)對感染的抑制。

研究背景與目的

過去十年，RNA干擾和CRISPR篩選在永生化細(xì)胞系中找到了不少HIV依賴因子，但結(jié)果重復(fù)性差，且很少在原代T細(xì)胞中驗(yàn)證。主要障礙有三：原代T細(xì)胞體外感染率低、基因操作困難、抗病毒因子往往表達(dá)水平極低或被病毒主動拮抗。

傳統(tǒng)的敲除篩選容易漏掉那些本來就不高表達(dá)的抗病毒基因，而CRISPR激活（CRISPRa）可以實(shí)現(xiàn)過表達(dá)，正好彌補(bǔ)這一缺口。作者團(tuán)隊(duì)此前已建立原代T細(xì)胞的大規(guī)模CRISPRa和CRISPRn平臺，能夠同時(shí)檢測基因丟失或增強(qiáng)對感染的影響。本研究正是利用這兩個(gè)正交平臺，系統(tǒng)尋找促進(jìn)或限制HIV感染的宿主因子，并深入解析新因子的作用機(jī)制。

兩套篩選體系，互補(bǔ)發(fā)現(xiàn)

研究人員采用CXCR4嗜性、復(fù)制 competent 的GFP標(biāo)記HIV感染原代人CD4+ T細(xì)胞，通過流式分選GFP陽性（感染）和陰性（未感染）細(xì)胞，再通過sgRNA豐度判斷基因功能。

通過CRISPRa（激活，過表達(dá)），研究人員找到173個(gè)抗病毒因子（富集于GFP陰性）和240個(gè)促病毒因子（富集于GFP陽性）。通過CRISPRn（敲除），找到48個(gè)抗病毒因子和61個(gè)促病毒因子。

兩者的交集很小，說明功能互補(bǔ)。例如，已知抗病毒因子MX2在敲除篩選中不顯著，但在激活篩選中排名靠前，說明它內(nèi)源表達(dá)太低，必須過表達(dá)才能顯現(xiàn)效果。

區(qū)分T細(xì)胞活化和受體變化

很多宿主基因影響感染，可能是通過改變CD4/CXCR4表達(dá)或T細(xì)胞活化狀態(tài)。作者設(shè)計(jì)了二次池化篩選，同時(shí)檢測：HIV感染（高低兩劑量）、VSV-G假型HIV（繞過CD4/CXCR4進(jìn)入）、CD25/CD69（活化標(biāo)志）、CD4/CXCR4表面水平。

結(jié)果發(fā)現(xiàn)，TBX21、FERMT2等促病毒因子同時(shí)上調(diào)CXCR4和活化標(biāo)志。PI16僅在野生型HIV中有效，對VSV-G假型無效，提示作用于病毒進(jìn)入階段。對于PPID，無論野生型還是VSV-G假型均有效，而且不影響CD4/CXCR4或活化標(biāo)志，提示作用于進(jìn)入后階段。

PI16抑制融合，PPID限制核輸入

作者挑選10余個(gè)新因子進(jìn)行個(gè)體化驗(yàn)證，包括：MARCKSL1、TBX21、FERMT2（促病毒），SHISA3、PI16、ITM2A、PPID（抗病毒）。

結(jié)果發(fā)現(xiàn)PI16過表達(dá)顯著抑制HIV融合，但不影響病毒結(jié)合。免疫共沉淀+質(zhì)譜顯示PI16與CD4、Gα信號蛋白、Arp2/3復(fù)合物等多個(gè)膜融合相關(guān)蛋白直接互作。此外，PPID是CRISPRa篩選中排名第一的抗病毒因子，對CXCR4、CCR5、雙嗜性及傳播/創(chuàng)始株均有效。它屬于親環(huán)蛋白家族，其同源蛋白CypA是經(jīng)典的促病毒因子，主要作用是結(jié)合衣殼、防止過早脫殼。

PPID：從“親病毒”到“抗病毒”的關(guān)鍵轉(zhuǎn)變

純化實(shí)驗(yàn)證實(shí)，PPID能夠直接結(jié)合HIV衣殼，且這種結(jié)合依賴衣殼環(huán)上的特定氨基酸，G89V、P90A、V86A、H87A等突變均可顯著削弱PPID的抑制效果。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，PPID的TPR結(jié)構(gòu)域?qū)ζ淇共《竟δ懿豢苫蛉保笔PR2-3幾乎讓PPID完全失效，而破壞其與Hsp90/Hsc70的結(jié)合則無影響。功能上，過表達(dá)PPID會減少HIV衣殼進(jìn)入細(xì)胞核，這一過程同樣依賴TPR結(jié)構(gòu)域。

進(jìn)化分析帶來意外發(fā)現(xiàn)：猴、猩猩等非人靈長類的PPID比人源版本抗病毒更強(qiáng)，引入H60P、V177I等單點(diǎn)突變即可提升人源PPID的效果。更有趣的是，將原本促病毒的CypA的PPIase結(jié)構(gòu)域與PPID的TPR結(jié)構(gòu)域融合后，CypA竟然“叛變”成了抗病毒蛋白，且這一轉(zhuǎn)換依賴TOM70結(jié)合位點(diǎn)C296S。綜上，PPID先用PPIase結(jié)構(gòu)域抓住衣殼，再通過TPR結(jié)構(gòu)域招募宿主因子（可能包括TOM70），最終阻礙衣殼進(jìn)入細(xì)胞核。

總結(jié)

這項(xiàng)研究首次在原代人CD4+T細(xì)胞中完成了全基因組CRISPR激活與敲除雙平臺篩選，系統(tǒng)繪制了HIV-宿主因子功能圖譜，發(fā)現(xiàn)了大量未被報(bào)道的促病毒和抗病毒因子。其中兩個(gè)亮點(diǎn)尤為突出：PI16通過干擾膜融合相關(guān)蛋白網(wǎng)絡(luò)，抑制病毒進(jìn)入；PPID則通過結(jié)合HIV衣殼并依賴其TPR結(jié)構(gòu)域，限制病毒核輸入，且可通過進(jìn)化突變增強(qiáng)其抗病毒活性。

這些發(fā)現(xiàn)加深了我們對HIV與宿主互作的理解，也為未來抗病毒策略提供了全新候選靶點(diǎn)，例如過表達(dá)抗病毒因子的細(xì)胞療法或靶向宿主通路的小分子藥物。同時(shí)，CRISPRa在原代T細(xì)胞中的成功應(yīng)用，為其他感染性疾病和免疫治療研究開辟了新路徑。

來源：Rathore U et al. Systematic discovery of pro- and anti-HIV host factors in primary human CD4+ T cells. Cell. 2026; doi: 10.1016/j.cell.2026.03.046.

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