机器学习揭示T细胞介导的PRRSV肺部清除机制：疫苗与未疫苗猪的免疫应答比较

本研究针对猪繁殖与呼吸综合征病毒（PRRSV）异源保护机制不明确的问题，通过比较单独使用PRRSV MLV疫苗及其与PCV2亚单位疫苗联用的效果，结合机器学习分析技术，揭示了T细胞介导的免疫应答在病毒清除中的关键作用。研究发现疫苗接种显著降低病毒载量和肺部病变，并证实中和抗体缺失时T细胞仍能有效清除病毒，为开发广谱PRRS疫苗提供了重要理论依据。

　　

猪繁殖与呼吸综合征（PRRS）是全球养猪业最具破坏性的疾病之一，每年给美国造成约12亿美元的经济损失。这种由PRRS病毒（PRRSV）引起的疾病不仅导致母猪繁殖障碍、仔猪呼吸道疾病，还会造成免疫抑制从而加剧继发感染。尽管科学界已研发减毒活疫苗（MLV），但其保护效果仅限于同源毒株，对异源毒株的交叉保护作用有限且机制不明。更棘手的是，PRRSV感染后中和抗体产生延迟且效价低下，使得疫苗研发陷入瓶颈。

为破解这一难题，爱荷华州立大学的研究团队在《Vaccine》发表了一项创新性研究。他们不仅比较了单独使用Ingelvac PRRS? MLV疫苗与其联合PCV2疫苗（Ingelvac CircoFLEX?）的效果，更开创性地采用机器学习技术深度解析肺部免疫应答，揭示了T细胞在清除病毒中的核心作用。

研究采用多学科技术方法：对134头PRRSV阴性猪进行分组免疫（MLV组、FLEX联合疫苗组、Mock空白对照组及严格阴性对照组），28天后用异源PRRSV-2 1-7-4毒株攻毒；通过定量PCR、病毒原位杂交（ISH）和ELISA等技术监测病毒载量与抗体反应；利用人工智能辅助的双重染色技术（CD3免疫组化联合IFN-γ/GZMB原位杂交）对肺部组织进行精准量化；采用机器学习算法（NIS.ai和HALO?平台）进行图像分析和数据挖掘。

研究结果显著：

在"PRRSV MLV疫苗显著抑制病毒血症并改善日均增重"方面，疫苗接种组在攻毒后14天和21天均显示病毒血症显著降低（p<0.05），平均日增重提高，体温异常减少，证实疫苗对异源毒株的部分保护作用。

关于"PRRSV疫苗接种减轻肺部病理变化"，机器学习辅助的病理评分显示，攻毒后14天Mock组肺部病变面积达25%，而疫苗组仅5%-7%（p<0.001），组织学上的间质性肺炎和坏死性巨噬细胞数量也显著减少。

在"PRRSV疫苗接种限制肺部病毒"发现中，原位杂交定量分析显示攻毒后14天Mock组病毒信号强度是疫苗组的3倍（p<0.01），且ISH与PCR结果高度相关（r=0.83），但MLV组两种检测方法的差异提示疫苗病毒可能干扰PCR准确性。

"疫苗接种组循环PRRSV特异性T细胞数量相似"显示，ELISpot检测发现疫苗接种后14天即可检测到针对异源毒株的IFN-γ分泌细胞，证明交叉反应性T细胞的存在，且联合疫苗接种未产生额外增益。

最关键发现在"Mock接种猪肺部出现强烈T细胞应答"：未接种疫苗的感染猪在攻毒后14天肺部CD3⁺ T细胞密度是疫苗组的2.5倍（p<0.001），其中颗粒酶B（GZMB）⁺ T细胞是IFN-γ⁺细胞的4-5倍，且大量GZMB转录本出现在非T细胞中。

研究还证实"缺乏针对PRRSV攻击病毒的中和抗体反应"，攻毒后21天仅半数MLV接种猪产生低滴度（1:4）中和抗体，Mock组则完全缺失，表明病毒清除不依赖中和抗体。

通过"PRRSV感染与肺部T细胞应答的关联性"分析，发现Mock组中病毒载量与IFN-γ⁺ T细胞密度呈正相关（r=0.53, p=0.04），而疫苗组中GZMB⁺ T细胞与病毒载量呈负相关趋势，提示细胞毒性T细胞的关键作用。

研究结论明确指出，PRRSV MLV疫苗提供的异源保护主要依靠交叉反应性T细胞而非中和抗体。首次通过原位检测证实病毒感染激发强烈的肺部T细胞应答，其中细胞毒性T细胞（表达GZMB）在病毒清除中发挥核心作用。令人惊讶的是，未接种疫苗的感染猪也能在21天内通过T细胞应答有效控制肺部病毒，这为疫苗设计提供了新方向：靶向保守T细胞表位而非可变抗体表位。

该研究的重大意义在于突破了传统疫苗研发的抗体中心范式，证明了即使没有中和抗体，T细胞免疫仍能有效清除病毒。机器学习技术的引入使免疫细胞量化达到前所未有的精度，为研究组织驻留免疫应答建立了新标准。这些发现不仅对PRRS疫苗设计具有指导意义，也为其他快速突变RNA病毒（如冠状病毒、流感病毒）的广谱疫苗研发提供了重要借鉴。未来研究应聚焦于鉴定PRRSV的保守T细胞表位，这将为开发真正广谱有效的PRRS疫苗奠定坚实基础。