Cell重磅：首張HIV與人類T細胞戰爭地圖，誰幫病毒、誰防感染一目了然

HIV感染的核心戰場是人的CD4+T細胞。病毒依賴大量宿主蛋白完成復制，同時也要繞過細胞內的多種“限制因子”。哪些宿主基因幫助HIV，哪些又能抑制它，一直缺乏系統性識別。過去的研究多依賴癌細胞系，結果重疊度低，因為HIV已進化出對抗機制，抗病毒因子更難捕捉。

如今，CRISPR技術帶來了轉機。近日，研究人員首次在原代人CD4+T細胞中同時開展全基因組激活（CRISPRa）和敲除（CRISPRn）篩選，系統繪制了HIV與宿主互作的功能圖譜。這項研究不僅發現了數十種已知因子，更找到了多個全新的強效抗病毒蛋白，其中包括一個“叛變”的親病毒蛋白家族成員：PPID。它通過與HIV衣殼結合、阻礙病毒核輸入，實現對感染的抑制。

研究背景與目的

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

傳統的敲除篩選容易漏掉那些本來就不高表達的抗病毒基因，而CRISPR激活（CRISPRa）可以實現過表達，正好彌補這一缺口。作者團隊此前已建立原代T細胞的大規模CRISPRa和CRISPRn平臺，能夠同時檢測基因丟失或增強對感染的影響。本研究正是利用這兩個正交平臺，系統尋找促進或限制HIV感染的宿主因子，并深入解析新因子的作用機制。

兩套篩選體系，互補發現

研究人員采用CXCR4嗜性、復制 competent 的GFP標記HIV感染原代人CD4+ T細胞，通過流式分選GFP陽性（感染）和陰性（未感染）細胞，再通過sgRNA豐度判斷基因功能。

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

兩者的交集很小，說明功能互補。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，說明它內源表達太低，必須過表達才能顯現效果。

區分T細胞活化和受體變化

很多宿主基因影響感染，可能是通過改變CD4/CXCR4表達或T細胞活化狀態。作者設計了二次池化篩選，同時檢測：HIV感染（高低兩劑量）、VSV-G假型HIV（繞過CD4/CXCR4進入）、CD25/CD69（活化標志）、CD4/CXCR4表面水平。

結果發現，TBX21、FERMT2等促病毒因子同時上調CXCR4和活化標志。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或活化標志，提示作用于進入后階段。

PI16抑制融合，PPID限制核輸入

作者挑選10余個新因子進行個體化驗證，包括：MARCKSL1、TBX21、FERMT2（促病毒），SHISA3、PI16、ITM2A、PPID（抗病毒）。

結果發現PI16過表達顯著抑制HIV融合，但不影響病毒結合。免疫共沉淀+質譜顯示PI16與CD4、Gα信號蛋白、Arp2/3復合物等多個膜融合相關蛋白直接互作。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/創始株均有效。它屬于親環蛋白家族，其同源蛋白CypA是經典的促病毒因子，主要作用是結合衣殼、防止過早脫殼。

PPID：從“親病毒”到“抗病毒”的關鍵轉變

純化實驗證實，PPID能夠直接結合HIV衣殼，且這種結合依賴衣殼環上的特定氨基酸，G89V、P90A、V86A、H87A等突變均可顯著削弱PPID的抑制效果。進一步研究發現，PPID的TPR結構域對其抗病毒功能不可或缺，缺失TPR2-3幾乎讓PPID完全失效，而破壞其與Hsp90/Hsc70的結合則無影響。功能上，過表達PPID會減少HIV衣殼進入細胞核，這一過程同樣依賴TPR結構域。

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

總結

這項研究首次在原代人CD4+T細胞中完成了全基因組CRISPR激活與敲除雙平臺篩選，系統繪制了HIV-宿主因子功能圖譜，發現了大量未被報道的促病毒和抗病毒因子。其中兩個亮點尤為突出：PI16通過干擾膜融合相關蛋白網絡，抑制病毒進入；PPID則通過結合HIV衣殼并依賴其TPR結構域，限制病毒核輸入，且可通過進化突變增強其抗病毒活性。

這些發現加深了我們對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，例如過表達抗病毒因子的細胞療法或靶向宿主通路的小分子藥物。同時，CRISPRa在原代T細胞中的成功應用，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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