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重大成績(jī)！首次繪制非洲豬瘟感染的原代巨噬細(xì)胞基因表達(dá)全景式圖譜

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重大成績(jī)！首次繪制非洲豬瘟感染的原代巨噬細(xì)胞基因表達(dá)全景式圖譜


【重大成績(jī)！首次繪制非洲豬瘟感染的原代巨噬細(xì)胞基因表達(dá)全景式圖譜】2022年5月5日，中國(guó)科學(xué)院微生物研究所高福院士團(tuán)隊(duì)、中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院哈爾濱獸醫(yī)研究所仇華吉研究員團(tuán)隊(duì)、北京大學(xué)湯富酬教授團(tuán)隊(duì)合作，在PNAS上在線發(fā)表了題為 Transcriptome Profiling in Swine Macrophages Infected with African Swine Fever Virus at Single-Cell Resolution 的研究論文 。該研究首次繪制了(African swine fever virus，ASFV)感染的原代巨噬細(xì)胞基因表達(dá)全景式圖譜，揭示病毒與宿主分子之間的關(guān)聯(lián)模式以及病毒復(fù)制所調(diào)控的宿主細(xì)胞信號(hào)通路 。
ASFV是非洲豬瘟的病原 。非洲豬瘟是嚴(yán)重危害全球養(yǎng)豬業(yè)的一種烈性傳染病，是養(yǎng)豬業(yè)的“頭號(hào)殺手” 。目前由于對(duì)ASFV感染和致病機(jī)制的認(rèn)知不足，人們難以研發(fā)安全有效的疫苗和抗病毒策略 。病毒感染宿主細(xì)胞會(huì)引發(fā)宿主基因表達(dá)模式的變化，進(jìn)而決策宿主細(xì)胞的命運(yùn) 。ASFV感染會(huì)誘導(dǎo)機(jī)體大量免疫細(xì)胞的衰竭，進(jìn)而導(dǎo)致感染個(gè)體無(wú)法建立有效的抗病毒應(yīng)答，而ASFV誘導(dǎo)靶細(xì)胞基因表達(dá)模式的全景以及誘導(dǎo)細(xì)胞衰竭的機(jī)制目前尚不明確 。單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測(cè)序技術(shù)是在單個(gè)細(xì)胞水平上研究基因表達(dá)模式的強(qiáng)大工具，可為解析病毒的感染和致病機(jī)制提供科學(xué)依據(jù) 。
該研究利用ASFV感染的原代豬肺泡巨噬細(xì)胞，通過(guò)單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測(cè)序技術(shù)，發(fā)覺(jué)不同ASFV基因的表達(dá)模式存在時(shí)間規(guī)律性，這為病毒基因的功能注釋提供了重大依據(jù) 。此外，該研究還發(fā)覺(jué)巨噬細(xì)胞的基因表達(dá)模式在病毒暴露環(huán)境下會(huì)發(fā)生明顯變化，其中干擾素刺激基因(Interferon-stimulated gene，ISG)、炎癥反應(yīng)相關(guān)基因、細(xì)胞因子相關(guān)基因的表達(dá)均出現(xiàn)顯著上調(diào) 。
通過(guò)進(jìn)一步的探索，該項(xiàng)研究將感染暴露環(huán)境下的細(xì)胞區(qū)分為感染細(xì)胞和非感染細(xì)胞，感染細(xì)胞中不同細(xì)胞的病毒載量存在異質(zhì)性 。研究者發(fā)覺(jué)在高病毒載量細(xì)胞中，宿主細(xì)胞上調(diào)了細(xì)胞代謝相關(guān)的基因(例如能量代謝)，而下調(diào)了ISG等免疫相關(guān)的基因以及未折疊蛋白反應(yīng)(Unfolded protein response，UPR)相關(guān)的基因 。同時(shí)該研究構(gòu)建了ASFV病毒蛋白與宿主分子的關(guān)聯(lián)模式，發(fā)覺(jué)病毒基因表達(dá)水平和細(xì)胞代謝相關(guān)基因表達(dá)水平呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系 。此外，本研究發(fā)覺(jué)腫瘤壞死因子α(TNF-α)是ASFV誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡的主要因素 。
該項(xiàng)研究是國(guó)際上首次報(bào)道ASFV感染巨噬細(xì)胞的單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組圖譜研究，揭示了病毒調(diào)控宿主細(xì)胞的重大信號(hào)通路 。研究為解析ASFV感染誘導(dǎo)免疫細(xì)胞大量衰竭進(jìn)而無(wú)法建立有效的抗病毒應(yīng)答提供了重大科學(xué)依據(jù)，并為深入闡明ASFV致病機(jī)制提供了理論基礎(chǔ) 。
中國(guó)科學(xué)院微生物研究所高福院士、中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院哈爾濱獸醫(yī)研究所仇華吉研究員、北京大學(xué)湯富酬教授、中國(guó)科學(xué)院微生物研究所畢玉海研究員為該論文的共同通訊作者 。中國(guó)科學(xué)院微生物研究所鄭宇軒博士后、李世華助理研究員、中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院哈爾濱獸醫(yī)研究所李素副研究員和于少雄博士為并列第一作者 。中國(guó)科學(xué)院微生物研究所王奇慧研究員、中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院哈爾濱獸醫(yī)研究所碩士生張柯慧、屈亮和孫元研究員為論文的共同作者 。

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