艾滋病合并丙型肝炎感染的轉錄組學研究

亢麗娟 劉俊儀 王佳麗

摘要：艾滋病和丙型肝炎是兩種比較常見的傳染性疾病，其傳播途徑相同，均可通過血液、性接觸、母嬰垂直傳播等途徑感染，而艾滋病合并丙型肝炎感染可加重肝臟損害，導致發展為慢性感染的可能性增加，嚴重危害人類的健康和生命安全。目前關于丙型肝炎和合并感染艾滋病在人體內的相關作用機制并不清楚。因此，本文對艾滋病以及合并感染丙型肝炎患者外周血轉錄組學的相關內容進行歸納總結，通過探索其相關免疫通路、基因表達差異等方面的相關作用，為艾滋病、丙型肝炎與宿主相互作用、致病機理以及新藥開發提供新的思路，為二者在診斷、治療和預防提供重要的理論意義和臨床應用價值。

關鍵詞：艾滋病；丙型肝炎；轉錄組學

中圖分類號：R512.91? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? DOI：10.3969/j.issn.1006-1959.2024.11.037

文章編號：1006-1959（2024）11-0175-06

Transcriptomic Study of AIDS Complicated with Hepatitis C Infection

Abstract：AIDS and hepatitis C are two common infectious diseases with the same route of transmission， which can be infected through blood， sexual contact， mother-to-child vertical transmission and so on. AIDS combined with hepatitis C infection can aggravate liver damage， lead to the increase of the possibility of developing into chronic infection， and seriously endanger human health and life safety. At present， the mechanism of hepatitis C and co-infection with AIDS in the human body is not clear. Therefore， this paper summarizes the related contents of peripheral blood transcriptomics in patients with AIDS and co-infection with hepatitis C. By exploring the related immune pathways and gene expression differences， it provides new ideas for the interaction between AIDS， hepatitis C and host， pathogenic mechanism and new drug development， and provides important theoretical significance and clinical application value for the diagnosis， treatment and prevention of AIDS and hepatitis C.

Key words：AIDS;Hepatitis C;Transcriptomics

艾滋病又稱為獲得性免疫缺陷綜合征（AIDS），是由于機體感染人類免疫缺陷病毒（HIV），感染人體后主要侵犯人體CD4+T淋巴細胞，導致機體免疫功能的改變，從而發生機會性感染[1]，而丙型肝炎病毒（HCV）主要引起機體肝臟損害，容易發展為慢性肝炎、肝硬化以及肝癌[2]，二者從感染機體的方式上看似沒有太大關聯，但是由于HIV和HCV具有相同的傳播途徑，二者都可通過血液、性接觸、母嬰垂直傳播等途徑感染，HIV感染患者中部分人群合并感染HCV成為臨床可見的合并感染疾病。HIV合并感染HCV發生肝硬化以及肝臟相關事件的進展比單一感染者更快[3]，導致機體先天免疫激活，引發其他合并癥和有害作用。目前，關于HCV和合并感染HIV在機體內的相關作用機制還不清楚，因此，本文將通過闡述AIDS及丙型肝炎感的轉錄組學相關內容進行綜述，探索其在分子層面的相關免疫調節機制，為艾滋病、丙型肝炎與宿主相互作用、致病機理提供新的思路。

1 AIDS、丙型肝炎的流行病學資料

1.1 AIDS流行病學? AIDS是由HIV感染而引起的，通過破壞人類CD4+T細胞，具有高度的親嗜性，從而導致感染者機體一些相關免疫功能部分或完全喪失。隨著CD4+T細胞數目的相對減少，繼而發生機會性感染、腫瘤等臨床表現[4]。據報道[5]，全國報告感染了HIV感染患者已經有95.8萬人，性傳播占比90%左右，為目前感染的主要傳播途徑。傳播途徑由最早期的注射靜脈吸毒傳播為主逐漸演變到了現在的以性傳播為主的感染途徑，而且當前男性同性間的性行為者是HIV感染風險最高的人群[1]。高效抗逆轉錄病毒治療（HAART）是目前關于艾滋病在治療過程中最有效的方法。我國已接受抗病毒治療的AIDS感染患者的病毒抑制率已經從2011年的85%上升到了2018年的94%，這一數據證實了我國以7種免費抗病毒藥物為基礎開展的HAART療法的有效性[6]。聯合國艾滋病規劃署于2014年提出了“三個90%”防治戰略性的目標，即到2020年，90%的HIV感染者知曉自身感染狀態，90%的AIDS確診者獲得持續的抗病毒治療，90%的抗病毒治療者體內病毒得到抑制[7]。

1.2丙型肝炎流行病學? 丙型肝炎簡稱丙肝，是由HCV引起的一種以肝臟損害為主的主要經血液傳播的一組全身性傳染性疾病[8]。該病容易發展成慢性肝炎、肝硬化，甚至肝癌，是導致肝硬化和肝癌的主要原因之一。目前，丙型肝炎是我國最常見的病毒性肝炎之一，HCV是黃病毒科丙型肝炎病毒屬的一類單股正鏈RNA病毒，病毒結構包括包膜、核衣殼及核酸等，含有6個基因型及其他不同亞型[9]。HCV感染與基因型有密切關系，具有地域性差異。在不同的國家中，由于HCV基因分型的不同，導致治療后的應答效應也不盡相同[10]。因此，應針對不同基因型采取相對應的治療方式。我囯常見的HCV基因分型為1b和2a型，以1b型為主，其次為2和3型，未見基因4和5型報告，6型相對較少[11]。HCV的傳播途徑有多種，主要以血液傳播（靜脈注射吸毒和輸血）為主，也可以通過性傳播、家庭內接觸和母嬰傳播[12]。此外，目前仍有許多丙型肝炎患者感染的傳播途徑不明確，這體現出了HCV傳播途徑的綜合性和隱匿性。

1.3丙型肝炎和AIDS? HCV和HIV具有相同的傳播途徑，均可通過血液、性接觸、母嬰垂直傳播等途徑感染，因此HIV感染患者中的一部分人群同時合并HBV、HCV感染成為臨床可見的感染疾病。HIV/HCV共感染的患者在感染數十年后發展為慢性丙型肝炎，但肝硬化的進展比HCV單一感染者更快，導致較高的肝臟相關事件（LRE）發生率，如肝臟失代償、終末期肝病、肝細胞癌（HCC）和肝臟相關死亡[3]。經HAART治療之后，HIV感染者的死亡率已經有所降低，但由HCV感染引起的肝臟性疾病成為HIV感染患者死亡的原因之一，因此進行HCV以及合并HIV感染患者的轉錄組分析，可以從分子機制、生物角度探討相互作用影響，為二者的疾病診斷、治療和預防提供實際的指導意義。

2轉錄組測序

2.1轉錄組學的發展過程? 轉錄組從狹義的角度上來講，是指經過轉錄而表達生成的mRNA的全部數量[13]；但從廣義上看，是指在特定的條件下，在個體或者個體中的組織細胞通過轉錄所有的轉錄本RNA，它包括參與編碼區蛋白的mRNA和長鏈非編碼區RNA（LncRNA）。LncRNA指的是不參與關于蛋白質編碼的RNA基因，但其在蛋白處理生產過程中占有十分重要的地位，例如tRNA主要參與蛋白質翻譯，microRNA參與蛋白組基因表達調控等[14]。自從20世紀科學家們發現DNA雙螺旋結構以來，人們關于DNA的發現研究不斷深入，DNA的相關測序技術也在不斷提高[15]。伴隨著后基因時代的到來，人們對于基因有了更加深層次的交流與探索，將重點放在了基因序列所對應的生命信息領域上，特別是在20世紀90年代的HGP計劃中，著重推動了DNA測序技術的發展，從而使得DNA測序技術出現了三代更新[16]。隨著測序技術的發展與進步，同時衍生出了轉錄組相關測序技術（RNA-seq）。

2.2轉錄組測序? 文庫制備、核酸提取mRNA文庫制備包含5個步驟，即RNA斷裂、逆轉錄、接頭連接、文庫清理和擴增、文庫定量和質量控制[17]。測序出來的相關數據需要通過熒光圖像顯現出來，轉錄出來的數據量很大，一般可以達到TB字節，最后得到的數據通常為FASTQ格式，然后通過相對應的儀器進行輸出，接下來讀取每個位置相關的堿基質量，通過分析得到最終的數據，就可以對測序質量進行評估[18]。總RNA的提取是采用專門的核酸提取試劑盒，并用分光光度計和Nanodrop 2000檢測RNA完整性和濃度[19]。

2.3轉錄組優點? 轉錄組測序與基于雜交微陣列的方法相比，該方法的主要優點包括靈敏度提高和更大的動態范圍，它能夠檢測未注釋的轉錄本和轉錄本亞型，更重要的是能夠對RNA進行數字量化（計數）分子。此外，RNA-seq有可能量化低表達基因，揭示基因表達的細微變化，發現新基因、轉錄亞型和等位基因變體用于蛋白質組學分析[20]。因此，RNA的數字量化簡化了基因表達的統計分析和其變異性的解釋。

3丙型肝炎與合并感染患者轉錄組學研究

3.1單感染HCV的相關轉錄組分析

3.1.1未治療的丙型肝炎單感染患者? HCV的慢性感染表現為先天免疫反應失調和多水平的T細胞功能受損。這些變化可能會影響對其他感染的易感性、對抗病毒治療的反應性、疫苗反應性以及并發癥（如肝細胞癌）的發展。在沒有治療的情況下，單一HIV和HCV感染的疾病進展有顯著差異[21]。已有研究表明[22]，單一HIV和HCV感染者中的CD8+T細胞反應存在差異性。研究發現[23]，HIV感染者轉錄組中有600多種基因表達差異，而HCV感染者中僅有100多種基因顯著表達，但干擾素刺激基因中ISG15、IFIT3、ILI44L、CXCL8在二者單感染患者中均普遍上調。這些研究中主要強調了干擾素刺激基因在單感染中的進展，這是因為Ⅰ型干擾素（IFN）在病毒性疾病的控制中到至關重要的作用，因此其在干擾素誘導蛋白的介導下具有有效的抗病毒作用[24]。

3.1.2經治療后的丙型肝炎單感染患者? 高效直接抗病毒（DAA）療法改變了慢性丙型肝炎的治療效果，預期治愈率超過了95%[25]。有學者[26]通過使用單細胞mRNA測序技術，在無干擾素DAA治療之前、期間和之后分別研究了分離的外周血T細胞的整體轉錄譜，結果表明在單細胞分辨率下，繪制的T細胞在DAA開始后早期有顯著的轉錄組變化，并且這些變化在DAA治療完成后仍持續存在。具體來說，許多不同的T細胞亞群中，與先天免疫激活和干擾素信號（如ISG15、ISG20、IFIT3、OAS和MX1）相關的轉錄物顯著減少。此外，有研究還發現[27]，循環T細胞中參與免疫激活抑制的基因DUSP1的早期上調。這一研究在接受DAA治療患者的單細胞水平上提供了深入的轉錄分析，證明慢性HCV感染的無干擾素抗病毒治療在治療早期、期間和長期后誘導了T細胞群內先天免疫和干擾素信號傳導的變化，為探索DAA處理對大量T細胞的影響提供了豐富的數據來源。

3.2丙型肝炎合并感染的相關轉錄組分析

3.2.1經抗病毒治療丙型肝炎合并患者? 近十多年以來，以IFN為基礎的治療是抗丙型肝炎病毒治療的主要方法。聚乙二醇-干擾素-α（peg-IFN-α）/利巴韋林抗病毒治療可清除HCV，進而降低HIV/HCV共感染患者的臨床事件和死亡風險[28]。然而，應用peg-IFN-α/利巴韋林抗病毒治療后，仍有部分治愈的患者保持較低的肝纖維化進展速率，其肝纖維化消退緩慢，可能發生肝癌相關事件[29]。因此，在根除HCV后，有必要對肝硬化患者進行監測。有研究[28]對HIV/HCV共感染患者外周血單個核細胞進行了轉錄組分析，結果表明經干擾素為基礎的治療根除HCV并不能完全恢復共感染患者的基因表達，尤其是肝硬化患者發生肝癌相關事件及其他并發癥的危害性作用。

直接作用抗病毒（DAAs）的出現改變了HCV的治療，其可降低失代償肝硬化患者的肝癌發生事件[30]。有研究[31]在DAA治療后根除HCV的共感染患者血漿免疫系統和外周血單個核細胞的轉錄組基因表達發現，患者在免疫水平和肝病標志物方面有所改善，主要編碼趨化因子和抗病毒蛋白的ISG的表達降低，然而盡管免疫反應的某些方面得到了恢復，但其他方面仍有所改變。因此，長期慢性HCV感染可能導致免疫系統的不可逆損害，可能是通過誘導病毒根除后持續存在的表觀遺傳變化。然而，由于病毒-宿主相互作用非常復雜，很難知道哪些基因表達變化與臨床相關[32]。

3.2.2經HAART治療后合并感染患者? 慢性免疫激活和炎癥在1型HIV（HIV-1）感染過程中發揮著有害作用。盡管患者進行了完全抑制性抗逆轉錄病毒治療（ART），但HIV仍持續存在，從而增加了接受治療的患者發生嚴重非AIDS相關發病率和死亡率的風險[33]。與HIV-1單一感染相比，HCV合并感染可能直接或間接地發揮類似作用，通過加速肝纖維化進展，進而增加肝功能衰竭和死亡風險[34]。

與HIV單一感染相比，HCV合并感染的患者是否會增加與HIV相關的免疫激活仍存在一些爭議[35]。通過了解HCV合并感染是否會增加HIV感染患者的全身免疫激活和（或）炎癥，應有助于闡明合并感染HCV的HIV患者一些相關性問題。有學者[36]通過研究已接受HAART治療的患者中漿細胞樣樹突狀細胞（pDC）IFN-a/TLR7通路和激活標志物以及干擾素刺激基因（ISG）的表達，結果表明即使在最小纖維化的情況下，HCV基因1型的復制增強了Ⅰ型IFN信號傳導的激活，并加劇了在HCV-HIV-1合并感染患者中免疫相關指標的改變；該研究結果還顯示，合并感染患者HCV會激活Ⅰ型肝臟IFN途徑，且與外周血漿細胞樣樹突狀細胞和CD8+T細胞耗竭增加有關，但與T細胞、樹突狀細胞的免疫激活增加無關。

4總結與展望

轉錄組測序是利用高通量測序技術快速全面地獲取生物樣本在特定時間的轉錄狀態。通過cDNA合成之前添加額外的分離和富集步驟，可以獲得不同類型的RNA。目前，RNA-seq主要用于mRNA、小RNA、非編碼RNA以及microRNA的研究。轉錄組測序可以從分子角度進一步揭示病毒學作用機制，目前已有一部分關于丙型肝炎以及合并感染相關的轉錄組分析，但側重點各不相同，研究中從微觀的角度對未治療和治療后的患者不同細胞進行了轉錄組分析，為臨床決策提供了許多參考。

隨著醫療藥物的出現與更新，病毒得到了抑制，一些參與先天免疫激活的細胞因子和干擾素刺激基因在藥物的作用下表達下降。研究發現，在未治療的丙型肝炎患者和AIDS患者中有上百種基因表達差異，一些趨化因子（CXCL8、10）以及干擾素刺激基因（ISG15、IFIT3、ILI44L）的上調，參與機體炎癥反應及通路的調控，嚴重威脅患者生命安全。直到抗病毒藥物的出現，經治療后這些表達基因下調，對病毒起到了一定的抑制作用。因此，為了了解其中作用機制，需要對不同的細胞進行差異基因表達的分析，為相關機制調控提供新的線索。目前，通過研究HCV和HIV感染者中T細胞群內先天免疫和干擾素信號傳導發現，治療后CD8+T細胞相對低的更新率可能是維持疾病不進展的一個原因。此外，在研究中還發現，HCV基因1型的復制增強干擾素信號傳導并加劇了HIV/HCV合并感染患者中免疫相關指標的改變等。以上研究結果表明，通過在轉錄組學分析的基礎上，發現了許多有利于闡明病毒作用機制的證據，為了解清楚病毒復制侵擾宿主細胞提供了有力的支撐。

目前國內對與AIDS和合并丙型肝炎感染患者治療前后的細胞水平進行轉錄組測序方面的研究較少，應著手此方向的研究。轉錄組測序從分子水平揭示細胞免疫狀態是當前的熱點話題，可以通過尋找不同差異表達的基因，從分子機制角度揭示經治療后HCV及合并感染對人體的影響，為丙型肝炎和AIDS的診斷、治療和預防提供重要的理論意義和臨床應用價值。

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