整合生物信息学与临床验证揭示HIV阳性患者抗逆转录病毒治疗前后循环microRNAs的动态调控规律

《Scientific Reports》：Integrative bioinformatic and clinical validation reveals dynamic regulation of circulating microRNAs before and after antiretroviral therapy in HIV-positive patients

　　本研究通过整合生物信息学预测与临床队列验证，系统揭示了HIV感染者在抗逆转录病毒治疗（ART）前后关键循环microRNAs（miRNAs）的动态变化规律。研究人员针对ART无法完全恢复免疫功能的临床难题，通过对16名接受Biktarvy治疗的初治HIV患者进行6个月纵向随访，发现miR-590-3p等6个miRNAs在治疗后显著下调（p<0.0001），这些miRNAs通过调控IL-2信号通路、T细胞凋亡等关键免疫通路参与HIV发病机制。该研究为开发新型生物标志物和免疫治疗靶点提供了重要理论依据。

　　

当人类免疫缺陷病毒（HIV）在全球范围内持续威胁公共卫生安全时，科学家们一直在探索更精准的疾病监测手段。尽管抗逆转录病毒治疗（ART）能有效抑制病毒复制，但潜伏的病毒库和不完全的免疫恢复仍是长期管理的重要挑战。现有诊断工具对早期感染和潜伏病毒库的检测灵敏度有限，且临床标志物（如CD4计数、病毒载量）难以全面反映治疗过程中复杂的免疫分子变化。正是在这样的背景下，研究人员将目光投向了具有重要调控功能的微小核糖核酸（microRNAs，miRNAs）。

这些长度仅21-23个核苷酸的非编码RNA分子，通过结合靶基因的3'非翻译区（3'UTR）调控基因表达，在HIV感染过程中既能直接作用于病毒RNA，又能靶向细胞因子影响HIV生存环境。更为重要的是，循环miRNAs因其稳定性成为理想的生物标志物候选者。然而，ART如何影响HIV感染者体内miRNAs的表达谱，这些变化又与免疫恢复存在怎样的关联，成为亟待解决的科学问题。

为此，由Haktan Sonmez和Zofia Wicik等研究人员组成的国际团队在《Scientific Reports》上发表了创新性研究。他们采用整合研究策略，首先通过生物信息学方法筛选出与HIV发病机制密切相关的关键miRNAs，随后在临床队列中进行了为期6个月的纵向验证，最终揭示了ART治疗前后循环miRNAs的动态变化规律及其临床意义。

研究团队运用了多项关键技术方法：基于STRING数据库和Cytoscape软件构建HIV-宿主相互作用网络；通过multiMiR包进行miRNA靶点预测；利用EnrichR数据库进行通路和疾病富集分析；采用定制Fluidigm微流控qRT-PCR技术对16名接受Biktarvy（Bictegravir/Emtricitabine/Tenofovir Alafenamide）治疗的ART初治HIV患者进行纵向样本检测（基线、1、3、6个月）。

3.1. 顶级HIV疾病相互作用因子的识别

通过整合HIV受体（CD4、CCR5、CXCR4）相互作用网络、基因-疾病关联数据和GWAS数据，研究人员建立了系统的miRNA排名体系。结果显示，hsa-miR-590-3p在所有分析的网络中均为最显著的HIV疾病相互作用因子，其他重要miRNAs包括hsa-miR-16-5p、hsa-miR-27a-3p等。这些miRNAs通过调控大量HIV及相关基因，在病毒与宿主相互作用中发挥核心作用。

3.2. 前10名miRNAs靶点的富集分析

通路富集分析发现，至少被四个顶级miRNAs调控的最显著通路包括免疫系统、癌症通路、IL-2信号通路和T细胞受体凋亡调控。疾病表型分析显示，这些miRNAs主要调控HIV感染相关基因，同时与类风湿关节炎、黑色素瘤、白血病和肿瘤转移等疾病存在共同调控关系。

网络分析进一步揭示了HIV受体与miRNAs靶点之间的密切关联，CXCL8、CXCL12、CCL2等细胞因子成为连接的关键节点。

3.3. 患者临床参数

16名患者（平均年龄35.6±12.3岁）完成了6个月随访。治疗后1个月，病毒载量从379,014±406,104拷贝/mL显著下降至75.9±104.6拷贝/mL（p=0.002），CD4⁺ T细胞计数从647.2±268.2细胞/μL降至508.2±315.5细胞/μL（p=0.158）。值得注意的是，甘油三酯水平显著降低（166.77±175.48 mg/dL降至105.33±40.91 mg/dL，p=0.0202），提示ART对脂代谢产生了积极影响。

3.4. 定制RT-qPCR面板验证生物信息学结果

实验验证发现6个关键miRNAs在ART后表达显著下调：miR-590-3p（6个月时折叠调节-3.64，p=0.01）、miR-1-3p（-3.88，p=0.03）、miR-146a-5p（-2.36，p=0.01）、miR-155-5p（-2.02，p=0.001）、miR-16-5p（-1.34，p=0.02）和let-7b-5p。这些变化在治疗早期（1个月）即出现，表明miRNAs可作为治疗反应的早期指标。

研究结论与意义

本研究的核心发现在于首次通过整合生物信息学与临床验证，系统描绘了HIV感染者ART治疗后循环miRNAs的动态变化图谱。miR-590-3p的持续下调提示其可能作为残余免疫激活的标志物，而miR-155-5p的减少则可能增强先天免疫应答。特别值得注意的是，miRNAs表达变化与脂代谢改善（如甘油三酯下降）之间存在潜在关联，为理解ART的代谢效应提供了新视角。

从临床转化角度看，这些miRNAs不仅有望成为监测治疗反应的新型生物标志物，更重要的是为开发免疫调节疗法提供了靶点。例如，针对miR-146a的干预可能增强抗病毒反应，而调节miR-155则可能改善CD8⁺ T细胞功能。此外，研究建立的生物信息学筛选框架为其他疾病领域的miRNA研究提供了可借鉴的方法学范式。

尽管本研究存在单中心设计、样本量有限等局限性，但其为理解ART免疫调节机制提供了宝贵见解。未来研究可通过扩大样本量、纳入精英控制器对照、开展功能验证实验等途径，进一步阐明这些miRNAs在HIV持久性控制和免疫重建中的具体作用机制，最终推动精准医疗在HIV管理中的应用。