2024-06-17
随着全球水产养殖业的蓬勃发展，病害问题成为制约产业健康、可持续发展的关键因素。传统的病害防控方法在应对日益复杂的病原体挑战时显得捉襟见肘。幸运的是，现代分子生物学技术，尤其是单细胞转录组测序技术，为我们提供了深入探究病原体与宿主相互作用的强有力工具。本文精选5篇相关文献，带您探究如何利用这一前沿技术洞察水产动物感染的分子机制，为病害防控开辟新路径。
文献1
发表期刊：Cell
物种信息：11只感染结核分枝杆菌（Mycobacterium tuberculosis, Mtb）14天的斑马鱼模型的>220个肉芽肿
测序信息：10X Genomics单细胞转录组
研究简介
结核病的病理特征是结核肉芽肿的形成，这种结构来源于感染结核分枝杆菌（Mycobacterium tuberculosis, Mtb）的宿主免疫细胞的聚集。结核性肉芽肿是一种高度组织化的结构，通常由Mtb驻留的坏死细胞碎片的内核，外周一层上皮样巨噬细胞，以及边缘的淋巴细胞簇组成。斑马鱼-M. marinum模型已成为研究分枝杆菌感染和肉芽肿形成的宿主和病原体遗传学的有效模型，可再现中央坏死和巨噬细胞上皮样分化特征。这项研究通过对斑马鱼肉芽肿的单细胞RNA测序分析和对结核分枝杆菌感染猕猴的分析，提出stat6介导的2型免疫信号是上皮化和肉芽肿形成所必需的，并建立了产生分枝杆菌感染标志性结构的信号通路。
图：斑马鱼肉芽肿的单细胞转录组图谱
文献2
发表期刊：Brain Behavior and Immunity
物种信息：SARS-CoV-2 S RBD感染的斑马鱼嗅觉器官
测序信息：10X Genomics单细胞转录组
研究简介
嗅觉丧失，是SARS-CoV-2感染的一种普遍症状，可能是由于非神经元细胞感染和鼻上皮损伤等导致，而不是通过直接感染嗅觉感觉神经元（OSNs）。作者之前已证明病毒蛋白足以引起硬骨鱼嗅觉器官（OO）的神经免疫反应，进一步推测SARS-CoV-2棘突(S)蛋白会引起嗅觉损伤和嗅觉功能障碍。使用成年斑马鱼模型，作者发现鼻内传递的SARS-CoV-2 S RBD（SARS-CoV-2 S1蛋白的一个片段，RBD）主要与嗅觉器官的非感觉上皮结合，并诱发严重的嗅觉组织病理学改变，比如纤毛丧失、出血和水肿。电生理记录显示，经SARS-CoV-2 S RBD治疗的动物对食物和胆汁气味的嗅觉功能受损，但是没有检测到对食物行为偏好的丧失。成年斑马鱼嗅觉器官的单细胞RNA-Seq表明，支持细胞、内皮细胞和髓系细胞中嗅觉受体表达和炎症反应发生广泛缺失，同时Treg数量减少。总之，该研究结果支持了病毒衍生蛋白如SARS-CoV-2 S RBD可能具有神经毒性作用的观点。
图：成年斑马鱼嗅觉器官的单细胞转录组图谱
文献3
发表期刊：SCIENCE CHINA Life Sciences
物种信息：健康对照和RGNNV病毒感染的斜带石斑鱼的脾脏和胸腺
测序信息：10X Genomics单细胞转录组
研究简介
中枢神经系统(Central Nervous System，CNS)尤其是大脑因其受血脑屏障的保护认为其存在“免疫特权”，中枢神经免疫细胞是中枢神经系统的守护者，其中T细胞对中枢神经抵抗外来病毒的感染有重要作用，但是关于脊椎动物中枢神经中T细胞的来源还还不清楚。在硬骨鱼中，往往认为外周器官的T细胞来自于胸腺，对于鱼类脑中T细胞的来源还鲜有报道。本文作者通过对健康和RGNNV病毒感染的斜带石斑鱼的脾脏和胸腺组织进行单细胞转录组测序发现，slc43a2+ T细胞在脾脏中分化和成熟，在病毒感染时穿过血脑屏障浸润大脑，产生细胞因子来进行抗病毒应答。然而，slc43a2+ T细胞如何识别和定位到大脑仍有待探索。总之，这些发现对理解硬骨鱼在病毒感染期间的免疫监测和反应机制具有重要意义，并可能有助于开发治疗中枢神经系统病毒感染的新疗法。
图：健康对照和病毒感染的石斑鱼脾脏和胸腺的单细胞转录组图谱
文献4
发表期刊：Cell Reports
物种信息：健康正常的成年斑马鱼肠道和霍乱弧菌感染的斑马鱼肠道
测序信息：10X Genomics单细胞转录组
研究简介
霍乱弧菌是一种水生细菌，可导致严重且有可能致命的腹泻。尽管它威胁到了全球健康，但大家对弧菌感染后肠道黏膜对其做出的反应仍然了解有限，这不利于制定有效的预防和治疗战略。本研究利用自然感染模型，结合生理和单细胞转录组测序来研究健康正常的成年斑马鱼肠道和霍乱弧菌感染的斑马鱼肠道之间的差异。结果发现，霍乱弧菌感染会引起轻微的粘膜免疫反应，其特征是T细胞激活并增强抗原捕获能力；霍乱弧菌会抑制宿主干扰素信号；干扰素的异位激活改变了感染的过程。同时作者还发现，成年斑马鱼的肠道与哺乳动物的肠道有相似之处，包括Best4+ cells、tuft cells和basal cycling cells的存在。这些发现为宿主-病原体的相互作用提供了重要的见解，并强调了斑马鱼作为弧菌感染的自然模型的实用性。
图：健康正常的成年斑马鱼肠道和霍乱弧菌感染的斑马鱼肠道单细胞转录组图谱
文献5
发表期刊：Journal of Virology
物种信息：健康和白斑综合症病毒(white spot syndrome virus, WSSV)感染24h后的南美白对虾血细胞
测序信息：10X Genomics单细胞转录组
研究简介
该研究共鉴定出16个具有不同转录异质性的细胞群体，他们在健康和WSSV感染的血细胞中占比分布上有差异，并在抗病毒免疫应答中发挥不同的作用。通过与WSSV基因组比对，作者发现所有血细胞群都可能被WSSV病毒感染，特别是cluster8，其WSSV基因转录水平最高，并且对病毒感染表现出细胞类型特异性的抗病毒应答。对cluster的进一步分析揭示了血细胞免疫反应和病毒感染之间微妙的动态平衡。对血细胞群的轨迹分析结果显示，处于免疫静息状态的血细胞在WSSV感染后会被显著激活，然后通过分化为具有不同功能的血细胞亚群。综上所述，该研究结果揭示了南美白对虾血细胞应对WSSV感染的不同反应和其免疫功能分化过程，为系统了解不同血细胞亚群对抗病毒感染的协同免疫应答机制提供了必要的资源。
图：南美白对虾血细胞的单细胞转录组分析
