引? ? 言
病毒無處不在，在地球發(fā)展和人類進化中扮演的重要角色。雖然從結(jié)構(gòu)上看病毒是地球上最簡單的生物之一，但它如同懸在全人類頭上的達摩克利斯之劍，給一代又一代人類帶來災(zāi)難。我們整理了質(zhì)譜流式在病毒免疫方面的研究成果，希望為病毒研究人員提供一些參考。
當(dāng)病毒通過皮膚、眼部、泌尿生殖道、消化道、呼吸道入侵人體，并突破由皮膚、黏膜及其分泌液形成的物理、化學(xué)和微生物屏障進入人體后，人體將啟動自身的防御系統(tǒng)，對病毒進行強烈地反擊。機體的抗病毒免疫分為兩大類，天然免疫和獲得性免疫。
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01
天然免疫
人類天然免疫，也稱固有免疫，是人類在長期進化中逐漸形成的，是強大而有力的、抵御病毒入侵的第一道防線，這道防線的特征是無特異性，作用廣泛。在這一道防線中，干擾素(IFN)應(yīng)答和自然殺傷（NK）細胞占有重要的地位。
病毒進入機體后，被感染的巨噬細胞、淋巴細胞以及體細胞在識別出病毒后，將分泌干擾素分子。已有的研究表明干擾素能夠阻止病毒復(fù)制、傳播，也是影響病毒感染宿主種類范圍的重要因素。然后，這些干擾素作為信號和交流分子被傳遞給周圍細胞，使這些細胞激活抗病毒反應(yīng)【1】。
漿細胞樣樹突狀細胞（pDC）是產(chǎn)生“天然”干擾素α（IFNα）的細胞。因為DC細胞數(shù)目稀少且異質(zhì)性高，所以有關(guān)肝臟pDC功能的基本問題和制造細胞因子的能力仍然沒有答案。Doyle等用質(zhì)譜流式分析顯示在HCV感染后，肝臟pDC是唯一在TLR-7/8（Toll樣受體）刺激反應(yīng)中產(chǎn)生大量IFNα的肝臟單核細胞【2】。因此，多功能肝pDC可能是慢性HCV感染期間炎癥和的免疫激活的主要驅(qū)動因素。斯坦福大學(xué)醫(yī)學(xué)院的研究人員使用38個參數(shù)的質(zhì)譜流式實驗檢測9位供體的H1N1和H3N2型流感病毒感染的單核細胞中NK細胞配體表達水平的變化，以此來確定NK細胞對流感感染單核細胞的差異反應(yīng)中可能存在的受體-配體相互作用。該研究表明在T細胞缺失的情況下，流感病毒依賴于細胞因子和受體-配體相互作用的信號來觸發(fā)NK細胞分泌IFN-γ，并加以調(diào)控，以此實現(xiàn)免疫逃逸的策略【3】。這些研究表明IFN應(yīng)答在保護宿主免受病毒入侵方面起著至關(guān)重要的作用。
自然殺傷（NK）細胞是一組多樣化的先天淋巴細胞，專門對病毒感染細胞或癌細胞作出快速反應(yīng)【4】。NK細胞通過一系列的受體來介導(dǎo)對病原體的應(yīng)答。抑制性受體如殺傷細胞免疫球蛋白樣受體(KIRs)和異源二聚體NKG2A-CD94等保護健康細胞免受NK細胞的攻擊，而NKp46, NKp30, NKp44, NKG2C等激活受體則是NK細胞“改變自我”的信號【5】。這些激活和抑制受體共同決定了NK細胞成熟的程度和對刺激的反應(yīng)程度，這種單細胞水平上表達模式的變化導(dǎo)致了NK細胞的高度多樣化。
NK細胞也被認為在控制艾滋病毒感染方面發(fā)揮作用，但是它們的作用尚不明確。Pohlmeyer等采用質(zhì)譜流式技術(shù)同時檢測不同HIV感染者外周血NK細胞24種表面標(biāo)志物的表達水平，通過兩種機器學(xué)習(xí)的方法，研究發(fā)現(xiàn)CD56dimCD16+NK細胞的CD11b+CD57-CD161+Siglec-7+亞群可能在HIV感染后的免疫控制過程中起到非常重要的作用【6】。Kurioka等用質(zhì)譜流式技術(shù)則發(fā)現(xiàn)NK細胞CD161的表達可能參與炎性疾病的發(fā)病機制，并與T細胞和NK細胞對細胞因子的先天應(yīng)答相關(guān)【7】。
除了干擾素和NK細胞外，吞噬細胞、中性粒細胞及補體系統(tǒng)也在固有免疫反應(yīng)中發(fā)揮著重要的作用。這些非特異性免疫是機體的第一道免疫防線，也是特異性免疫的基礎(chǔ)。
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02
獲得性免疫
很多病毒被第一道防線防御和殺滅，但是也有些病毒在斗爭中不斷增強技能，要么快速、大量的復(fù)制，要么產(chǎn)生新技能“繞過”防線。當(dāng)病毒逃脫了固有免疫防線之后，就面臨著免疫系統(tǒng)的第二道防線——獲得性免疫。
獲得性免疫又稱特異性免疫或適應(yīng)性免疫，是人體經(jīng)后天感染（病愈或無癥狀的感染）或人工預(yù)防接種（疫苗、類毒素、免疫球蛋白等）而使機體獲得的抵抗感染能力。獲得性免疫分為體液免疫和細胞免疫。
負責(zé)體液免疫的是B細胞，機體在對抗病毒的過程中可產(chǎn)生特異性的抗體，其中中和抗體可與病毒表面的抗原決定簇相結(jié)合，使病毒失去吸附和傳入的能力，從而預(yù)防感染蔓延。有些抗體則可以幫助補體標(biāo)記病毒，利于吞噬細胞吞噬。
與體液免疫相對應(yīng)的細胞免疫，是指狹義的細胞免疫，僅指T細胞介導(dǎo)的免疫應(yīng)答，即T細胞受到抗原刺激后，分化、增殖、轉(zhuǎn)化為細胞毒性T細胞。細胞免疫不僅有細胞毒性T細胞對靶細胞的直接殺傷作用，也有通過細胞因子招募其他免疫細胞對抗原進行吞噬、殺傷、清除等功能，還有記憶功能，對再次入侵的相同病毒可直接起到殺傷作用，是機體最有效的防御手段。
質(zhì)譜流式在獲得性免疫研究方面也起到的推動作用。斯坦福大學(xué)的Nair等在輪狀病毒的的研究中采用質(zhì)譜流式技術(shù)同時分析在腸和循環(huán)B細胞中與分化和轉(zhuǎn)運相關(guān)的34個標(biāo)志物的表達情況，后續(xù)通過數(shù)據(jù)分析闡釋了B細胞組成的異質(zhì)性以及B細胞主要亞群的相互關(guān)系。此研究用一種新的分辨率展示了B細胞的復(fù)雜性，并且從一個新的角度揭示了機體針對重要的黏液病毒體液免疫記憶的調(diào)控機制【8】。Eccles等人通過質(zhì)譜流式技術(shù)對24名鼻病毒感染者的研究發(fā)現(xiàn)，T-bet+記憶B細胞的兩種亞群與免疫系統(tǒng)感染消除鼻病毒，并在再次感染鼻病毒有關(guān)【9】。來自美國La Jolla免疫學(xué)研究所的研究人員，用質(zhì)譜流式技術(shù)結(jié)合轉(zhuǎn)錄組和TCR分析手段發(fā)現(xiàn)在登革熱抗原刺激后，登革熱病毒特異性CD8+ T細胞主要分為2大類亞群，一類是CD45RA?CCR7?效應(yīng)記憶(Tem) T細胞亞群，另一類是CD45RA+CCR7?效應(yīng)記憶 (Temra)T細胞亞群，這兩類細胞亞群有著各自特殊的表達譜，并且這兩類特殊的T細胞亞群有獨特的T細胞受體【10】。這些研究為病毒致病機理的探索及疫苗的研究提供了參考。
小結(jié)：
綜上所述，質(zhì)譜流式已經(jīng)大量應(yīng)用于病毒免疫相關(guān)的研究領(lǐng)域。知己知彼，才能百戰(zhàn)不殆。質(zhì)譜流式由于其高通量、超多參數(shù)的技術(shù)特點將從新的角度，以更高的分辨率來闡釋病毒免疫的相關(guān)問題。
[1] Principles of Effective and Robust Innate Immune Response to Viral Infections: A Multiplex Network Analysis.
Huang Y, Dai H, Ke R
Front Immunol. 2019 Jul 24;10:1736. doi: 10.3389/fimmu.2019.01736.
[2] Individual liver plasmacytoid dendritic cells are capable of producing IFNalpha and multiple additional cytokines during chronic HCV infection. Doyle EH, Rahman A, Aloman C, Klepper AL, El-Shamy A, Eng F, et al. PLoS Pathog 2019; 15(7):e1007935.
[3] Differential induction of IFN-α and modulation of CD112 and CD54 expression govern the magnitude of NK cell IFN-γ response to influenza A viruses. Kronstad, L.M. et al. Journal of Immunology 201 (2018): 2,117–2,131.
[4] Natural killer cell diversity in viral infection: Why and how much?
Blish, C.A. Pathogens and Immunity 1 (2016): 165–192.
[5] Pregnancy-Induced Alterations in NK Cell Phenotype and Function.???? Le Gars M, et al. Front Immunol. 2019 Oct 23;10:2469. doi: 10.3389/fimmu.2019.02469. eCollection 2019.
[6] Identification of NK cell subpopulations that differentiate HIV-infected subject cohorts with diverse level of virus control. Pohlmeyer, C.W. et al. Journal of Virology (2019): e01790-18.
[7] CD161 defines a functionally distinct subset of pro-inflammatory natural killer cells. Kurioka, A. et al. Frontiers in Immunology 9 (2018): 486.
[8] High-dimensional immune profiling of total and rotavirus VP6-specific intestinal and circulating B cells by mass cytometry. Nair, N. et al. Mucosal Immunology 9 (2016): 68–82.
[9] T-bet+ Memory B Cells Link to Local Cross-Reactive IgG upon Human Rhinovirus Infection
Eccles JD, et al.
Cell Rep. 2020 Jan 14;30(2):351-366.e7. doi: 10.1016/j.celrep.2019.12.027.
[10] Dengue-specific CD8+ T cell subsets display specialized transcriptomic and TCR profiles. Tian, Y. et al. Journal of Clinical Investigation 129 (2019): 1,727–1,741.?
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【1】質(zhì)譜流式技術(shù)在病毒疫苗研究中的應(yīng)用和進展
【2】質(zhì)譜流式在呼吸道病毒研究中的應(yīng)用和進展
【3】質(zhì)譜流式在消化道病毒和人乳頭瘤病毒中的應(yīng)用