艾滋病合并丙型肝炎感染的转录组学研究

亢丽娟 刘俊仪 王佳丽

摘要：艾滋病和丙型肝炎是两种比较常见的传染性疾病，其传播途径相同，均可通过血液、性接触、母婴垂直传播等途径感染，而艾滋病合并丙型肝炎感染可加重肝脏损害，导致发展为慢性感染的可能性增加，严重危害人类的健康和生命安全。目前关于丙型肝炎和合并感染艾滋病在人体内的相关作用机制并不清楚。因此，本文对艾滋病以及合并感染丙型肝炎患者外周血转录组学的相关内容进行归纳总结，通过探索其相关免疫通路、基因表达差异等方面的相关作用，为艾滋病、丙型肝炎与宿主相互作用、致病机理以及新药开发提供新的思路，为二者在诊断、治疗和预防提供重要的理论意义和临床应用价值。

关键词：艾滋病；丙型肝炎；转录组学

中图分类号：R512.91                                文献标识码：A                                DOI：10.3969/j.issn.1006-1959.2024.11.037

文章编号：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

艾滋病又称为获得性免疫缺陷综合征（AIDS），是由于机体感染人类免疫缺陷病毒（HIV），感染人体后主要侵犯人体CD4+T淋巴细胞，导致机体免疫功能的改变，从而发生机会性感染[1]，而丙型肝炎病毒（HCV）主要引起机体肝脏损害，容易发展为慢性肝炎、肝硬化以及肝癌[2]，二者从感染机体的方式上看似没有太大关联，但是由于HIV和HCV具有相同的传播途径，二者都可通过血液、性接触、母婴垂直传播等途径感染，HIV感染患者中部分人群合并感染HCV成为临床可见的合并感染疾病。HIV合并感染HCV发生肝硬化以及肝脏相关事件的进展比单一感染者更快[3]，导致机体先天免疫激活，引发其他合并症和有害作用。目前，关于HCV和合并感染HIV在机体内的相关作用机制还不清楚，因此，本文将通过阐述AIDS及丙型肝炎感的转录组学相关内容进行综述，探索其在分子层面的相关免疫调节机制，为艾滋病、丙型肝炎与宿主相互作用、致病机理提供新的思路。

1 AIDS、丙型肝炎的流行病学资料

1.1 AIDS流行病学  AIDS是由HIV感染而引起的，通过破坏人类CD4+T细胞，具有高度的亲嗜性，从而导致感染者机体一些相关免疫功能部分或完全丧失。随着CD4+T细胞数目的相对减少，继而发生机会性感染、肿瘤等临床表现[4]。据报道[5]，全国报告感染了HIV感染患者已经有95.8万人，性传播占比90%左右，为目前感染的主要传播途径。传播途径由最早期的注射静脉吸毒传播为主逐渐演变到了现在的以性传播为主的感染途径，而且当前男性同性间的性行为者是HIV感染风险最高的人群[1]。高效抗逆转录病毒治疗（HAART）是目前关于艾滋病在治疗过程中最有效的方法。我国已接受抗病毒治疗的AIDS感染患者的病毒抑制率已经从2011年的85%上升到了2018年的94%，这一数据证实了我国以7种免费抗病毒药物为基础开展的HAART疗法的有效性[6]。联合国艾滋病规划署于2014年提出了“三个90%”防治战略性的目标，即到2020年，90%的HIV感染者知晓自身感染状态，90%的AIDS确诊者获得持续的抗病毒治疗，90%的抗病毒治疗者体内病毒得到抑制[7]。

1.2丙型肝炎流行病学  丙型肝炎简称丙肝，是由HCV引起的一种以肝脏损害为主的主要经血液传播的一组全身性传染性疾病[8]。该病容易发展成慢性肝炎、肝硬化，甚至肝癌，是导致肝硬化和肝癌的主要原因之一。目前，丙型肝炎是我国最常见的病毒性肝炎之一，HCV是黄病毒科丙型肝炎病毒属的一类单股正链RNA病毒，病毒结构包括包膜、核衣壳及核酸等，含有6个基因型及其他不同亚型[9]。HCV感染与基因型有密切关系，具有地域性差异。在不同的国家中，由于HCV基因分型的不同，导致治疗后的应答效应也不尽相同[10]。因此，应针对不同基因型采取相对应的治疗方式。我囯常见的HCV基因分型为1b和2a型，以1b型为主，其次为2和3型，未见基因4和5型报告，6型相对较少[11]。HCV的传播途径有多种，主要以血液传播（静脉注射吸毒和输血）为主，也可以通过性传播、家庭内接触和母婴传播[12]。此外，目前仍有许多丙型肝炎患者感染的传播途径不明确，这体现出了HCV传播途径的综合性和隐匿性。

1.3丙型肝炎和AIDS  HCV和HIV具有相同的传播途径，均可通过血液、性接触、母婴垂直传播等途径感染，因此HIV感染患者中的一部分人群同时合并HBV、HCV感染成为临床可见的感染疾病。HIV/HCV共感染的患者在感染数十年后发展为慢性丙型肝炎，但肝硬化的进展比HCV单一感染者更快，导致较高的肝脏相关事件（LRE）发生率，如肝脏失代偿、终末期肝病、肝细胞癌（HCC）和肝脏相关死亡[3]。经HAART治疗之后，HIV感染者的死亡率已经有所降低，但由HCV感染引起的肝脏性疾病成为HIV感染患者死亡的原因之一，因此进行HCV以及合并HIV感染患者的转录组分析，可以从分子机制、生物角度探讨相互作用影响，为二者的疾病诊断、治疗和预防提供实际的指导意义。

2转录组测序

2.1转录组学的发展过程  转录组从狭义的角度上来讲，是指经过转录而表达生成的mRNA的全部数量[13]；但从广义上看，是指在特定的条件下，在个体或者个体中的组织细胞通过转录所有的转录本RNA，它包括参与编码区蛋白的mRNA和长链非编码区RNA（LncRNA）。LncRNA指的是不参与关于蛋白质编码的RNA基因，但其在蛋白处理生产过程中占有十分重要的地位，例如tRNA主要参与蛋白质翻译，microRNA参与蛋白组基因表达调控等[14]。自从20世纪科学家们发现DNA双螺旋结构以来，人们关于DNA的发现研究不断深入，DNA的相关测序技术也在不断提高[15]。伴随着后基因时代的到来，人们对于基因有了更加深层次的交流与探索，将重点放在了基因序列所对应的生命信息领域上，特别是在20世纪90年代的HGP计划中，着重推动了DNA测序技术的发展，从而使得DNA测序技术出现了三代更新[16]。随着测序技术的发展与进步，同时衍生出了转录组相关测序技术（RNA-seq）。

2.2转录组测序  文库制备、核酸提取mRNA文库制备包含5个步骤，即RNA断裂、逆转录、接头连接、文库清理和扩增、文库定量和质量控制[17]。测序出来的相关数据需要通过荧光图像显现出来，转录出来的数据量很大，一般可以达到TB字节，最后得到的数据通常为FASTQ格式，然后通过相对应的仪器进行输出，接下来读取每个位置相关的碱基质量，通过分析得到最终的数据，就可以对测序质量进行评估[18]。总RNA的提取是采用专门的核酸提取试剂盒，并用分光光度计和Nanodrop 2000检测RNA完整性和浓度[19]。

2.3转录组优点  转录组测序与基于杂交微阵列的方法相比，该方法的主要优点包括灵敏度提高和更大的动态范围，它能够检测未注释的转录本和转录本亚型，更重要的是能够对RNA进行数字量化（计数）分子。此外，RNA-seq有可能量化低表达基因，揭示基因表达的细微变化，发现新基因、转录亚型和等位基因变体用于蛋白质组学分析[20]。因此，RNA的数字量化简化了基因表达的统计分析和其变异性的解释。

3丙型肝炎与合并感染患者转录组学研究

3.1单感染HCV的相关转录组分析

3.1.1未治疗的丙型肝炎单感染患者  HCV的慢性感染表现为先天免疫反应失调和多水平的T细胞功能受损。这些变化可能会影响对其他感染的易感性、对抗病毒治疗的反应性、疫苗反应性以及并发症（如肝细胞癌）的发展。在没有治疗的情况下，单一HIV和HCV感染的疾病进展有显著差异[21]。已有研究表明[22]，单一HIV和HCV感染者中的CD8+T细胞反应存在差异性。研究发现[23]，HIV感染者转录组中有600多种基因表达差异，而HCV感染者中仅有100多种基因显著表达，但干扰素刺激基因中ISG15、IFIT3、ILI44L、CXCL8在二者单感染患者中均普遍上调。这些研究中主要强调了干扰素刺激基因在单感染中的进展，这是因为Ⅰ型干扰素（IFN）在病毒性疾病的控制中到至关重要的作用，因此其在干扰素诱导蛋白的介导下具有有效的抗病毒作用[24]。

3.1.2经治疗后的丙型肝炎单感染患者  高效直接抗病毒（DAA）疗法改变了慢性丙型肝炎的治疗效果，预期治愈率超过了95%[25]。有学者[26]通过使用单细胞mRNA测序技术，在无干扰素DAA治疗之前、期间和之后分别研究了分离的外周血T细胞的整体转录谱，结果表明在单细胞分辨率下，绘制的T细胞在DAA开始后早期有显著的转录组变化，并且这些变化在DAA治疗完成后仍持续存在。具体来说，许多不同的T细胞亚群中，与先天免疫激活和干扰素信号（如ISG15、ISG20、IFIT3、OAS和MX1）相关的转录物显著减少。此外，有研究还发现[27]，循环T细胞中参与免疫激活抑制的基因DUSP1的早期上调。这一研究在接受DAA治疗患者的单细胞水平上提供了深入的转录分析，证明慢性HCV感染的无干扰素抗病毒治疗在治疗早期、期间和长期后诱导了T细胞群内先天免疫和干扰素信号传导的变化，为探索DAA处理对大量T细胞的影响提供了丰富的数据来源。

3.2丙型肝炎合并感染的相关转录组分析

3.2.1经抗病毒治疗丙型肝炎合并患者  近十多年以来，以IFN为基础的治疗是抗丙型肝炎病毒治疗的主要方法。聚乙二醇-干扰素-α（peg-IFN-α）/利巴韦林抗病毒治疗可清除HCV，进而降低HIV/HCV共感染患者的临床事件和死亡风险[28]。然而，应用peg-IFN-α/利巴韦林抗病毒治疗后，仍有部分治愈的患者保持较低的肝纤维化进展速率，其肝纤维化消退缓慢，可能发生肝癌相关事件[29]。因此，在根除HCV后，有必要对肝硬化患者进行监测。有研究[28]对HIV/HCV共感染患者外周血单个核细胞进行了转录组分析，结果表明经干扰素为基础的治疗根除HCV并不能完全恢复共感染患者的基因表达，尤其是肝硬化患者发生肝癌相关事件及其他并发症的危害性作用。

直接作用抗病毒（DAAs）的出现改变了HCV的治疗，其可降低失代偿肝硬化患者的肝癌发生事件[30]。有研究[31]在DAA治疗后根除HCV的共感染患者血浆免疫系统和外周血单个核细胞的转录组基因表达发现，患者在免疫水平和肝病标志物方面有所改善，主要编码趋化因子和抗病毒蛋白的ISG的表达降低，然而尽管免疫反应的某些方面得到了恢复，但其他方面仍有所改变。因此，长期慢性HCV感染可能导致免疫系统的不可逆损害，可能是通过诱导病毒根除后持续存在的表观遗传变化。然而，由于病毒-宿主相互作用非常复杂，很难知道哪些基因表达变化与临床相关[32]。

3.2.2经HAART治疗后合并感染患者  慢性免疫激活和炎症在1型HIV（HIV-1）感染过程中发挥着有害作用。尽管患者进行了完全抑制性抗逆转录病毒治疗（ART），但HIV仍持续存在，从而增加了接受治疗的患者发生严重非AIDS相关发病率和死亡率的风险[33]。与HIV-1单一感染相比，HCV合并感染可能直接或间接地发挥类似作用，通过加速肝纤维化进展，进而增加肝功能衰竭和死亡风险[34]。

与HIV单一感染相比，HCV合并感染的患者是否会增加与HIV相关的免疫激活仍存在一些争议[35]。通过了解HCV合并感染是否会增加HIV感染患者的全身免疫激活和（或）炎症，应有助于阐明合并感染HCV的HIV患者一些相关性问题。有学者[36]通过研究已接受HAART治疗的患者中浆细胞样树突状细胞（pDC）IFN-a/TLR7通路和激活标志物以及干扰素刺激基因（ISG）的表达，结果表明即使在最小纤维化的情况下，HCV基因1型的复制增强了Ⅰ型IFN信号传导的激活，并加剧了在HCV-HIV-1合并感染患者中免疫相关指标的改变；该研究结果还显示，合并感染患者HCV会激活Ⅰ型肝脏IFN途径，且与外周血浆细胞样树突状细胞和CD8+T细胞耗竭增加有关，但与T细胞、树突状细胞的免疫激活增加无关。

4总结与展望

转录组测序是利用高通量测序技术快速全面地获取生物样本在特定时间的转录状态。通过cDNA合成之前添加额外的分离和富集步骤，可以获得不同类型的RNA。目前，RNA-seq主要用于mRNA、小RNA、非编码RNA以及microRNA的研究。转录组测序可以从分子角度进一步揭示病毒学作用机制，目前已有一部分关于丙型肝炎以及合并感染相关的转录组分析，但侧重点各不相同，研究中从微观的角度对未治疗和治疗后的患者不同细胞进行了转录组分析，为临床决策提供了许多参考。

随着医疗药物的出现与更新，病毒得到了抑制，一些参与先天免疫激活的细胞因子和干扰素刺激基因在药物的作用下表达下降。研究发现，在未治疗的丙型肝炎患者和AIDS患者中有上百种基因表达差异，一些趋化因子（CXCL8、10）以及干扰素刺激基因（ISG15、IFIT3、ILI44L）的上调，参与机体炎症反应及通路的调控，严重威胁患者生命安全。直到抗病毒药物的出现，经治疗后这些表达基因下调，对病毒起到了一定的抑制作用。因此，为了了解其中作用机制，需要对不同的细胞进行差异基因表达的分析，为相关机制调控提供新的线索。目前，通过研究HCV和HIV感染者中T细胞群内先天免疫和干扰素信号传导发现，治疗后CD8+T细胞相对低的更新率可能是维持疾病不进展的一个原因。此外，在研究中还发现，HCV基因1型的复制增强干扰素信号传导并加剧了HIV/HCV合并感染患者中免疫相关指标的改变等。以上研究结果表明，通过在转录组学分析的基础上，发现了许多有利于阐明病毒作用机制的证据，为了解清楚病毒复制侵扰宿主细胞提供了有力的支撑。

目前国内对与AIDS和合并丙型肝炎感染患者治疗前后的细胞水平进行转录组测序方面的研究较少，应着手此方向的研究。转录组测序从分子水平揭示细胞免疫状态是当前的热点话题，可以通过寻找不同差异表达的基因，从分子机制角度揭示经治疗后HCV及合并感染对人体的影响，为丙型肝炎和AIDS的诊断、治疗和预防提供重要的理论意义和临床应用价值。

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