2024-06-17
隨著全球水產養殖(zhi)業的蓬勃發展，病害(hai)問題成為(wei)制約產業健康、可持(chi)續(xu)發展的關(guan)鍵因素。傳(chuan)統的病害(hai)防控方法(fa)在應對日益復雜的病原體挑戰時顯得捉襟見肘(zhou)。幸運的是，現代分子生(sheng)物學技(ji)術，尤其是單細胞轉錄組測序技(ji)術，為(wei)我(wo)們提供了深入探究病原體與宿主相互(hu)作(zuo)用(yong)的強有力工具。本文精選5篇相關(guan)文獻，帶您探究如(ru)何利(li)用(yong)這一前沿(yan)技(ji)術洞察水產動(dong)物感染的分子機(ji)制，為(wei)病害(hai)防控開辟新路徑。
文獻1
發表期(qi)刊(kan)：Cell
物(wu)種信息(xi)：11只感染結核分枝桿菌（Mycobacterium tuberculosis, Mtb）14天的斑馬魚模型的>220個(ge)肉芽腫
測序信息：10X Genomics單細胞轉錄組
研(yan)究簡介
結(jie)(jie)(jie)核病(bing)的(de)(de)(de)(de)病(bing)理特征是結(jie)(jie)(jie)核肉(rou)(rou)芽(ya)腫(zhong)的(de)(de)(de)(de)形(xing)成(cheng)(cheng)，這種(zhong)結(jie)(jie)(jie)構來源于感(gan)染結(jie)(jie)(jie)核分(fen)(fen)枝(zhi)桿(gan)菌(jun)（Mycobacterium tuberculosis, Mtb）的(de)(de)(de)(de)宿主免疫(yi)細(xi)胞(bao)的(de)(de)(de)(de)聚集(ji)。結(jie)(jie)(jie)核性肉(rou)(rou)芽(ya)腫(zhong)是一種(zhong)高度組(zu)織(zhi)化的(de)(de)(de)(de)結(jie)(jie)(jie)構，通(tong)(tong)(tong)常由Mtb駐留(liu)的(de)(de)(de)(de)壞死細(xi)胞(bao)碎片的(de)(de)(de)(de)內核，外(wai)周一層上(shang)皮樣(yang)巨噬細(xi)胞(bao)，以(yi)及邊緣的(de)(de)(de)(de)淋巴細(xi)胞(bao)簇組(zu)成(cheng)(cheng)。斑馬魚-M. marinum模(mo)型已成(cheng)(cheng)為研究(jiu)分(fen)(fen)枝(zhi)桿(gan)菌(jun)感(gan)染和(he)(he)肉(rou)(rou)芽(ya)腫(zhong)形(xing)成(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)(de)宿主和(he)(he)病(bing)原體(ti)遺傳(chuan)學的(de)(de)(de)(de)有效(xiao)模(mo)型，可再現中央壞死和(he)(he)巨噬細(xi)胞(bao)上(shang)皮樣(yang)分(fen)(fen)化特征。這項研究(jiu)通(tong)(tong)(tong)過對斑馬魚肉(rou)(rou)芽(ya)腫(zhong)的(de)(de)(de)(de)單細(xi)胞(bao)RNA測序分(fen)(fen)析(xi)和(he)(he)對結(jie)(jie)(jie)核分(fen)(fen)枝(zhi)桿(gan)菌(jun)感(gan)染獼猴的(de)(de)(de)(de)分(fen)(fen)析(xi)，提(ti)出stat6介導的(de)(de)(de)(de)2型免疫(yi)信(xin)號是上(shang)皮化和(he)(he)肉(rou)(rou)芽(ya)腫(zhong)形(xing)成(cheng)(cheng)所必需的(de)(de)(de)(de)，并建立了產(chan)生分(fen)(fen)枝(zhi)桿(gan)菌(jun)感(gan)染標志性結(jie)(jie)(jie)構的(de)(de)(de)(de)信(xin)號通(tong)(tong)(tong)路。
圖：斑馬魚肉芽腫的單細胞轉錄組圖譜
文獻2
發(fa)表期刊：Brain Behavior and Immunity
物種信息(xi)：SARS-CoV-2 S RBD感染(ran)的(de)斑(ban)馬魚嗅覺器(qi)官(guan)
測序信息(xi)：10X Genomics單細(xi)胞(bao)轉錄(lu)組(zu)
研究簡介
嗅(xiu)(xiu)(xiu)覺(jue)(jue)(jue)喪失(shi)，是(shi)SARS-CoV-2感(gan)(gan)染(ran)的(de)(de)(de)一(yi)種(zhong)普遍癥狀，可(ke)能(neng)是(shi)由于非(fei)神經(jing)元細(xi)(xi)胞感(gan)(gan)染(ran)和(he)(he)鼻上皮損(sun)傷(shang)等導致，而不是(shi)通過直(zhi)接感(gan)(gan)染(ran)嗅(xiu)(xiu)(xiu)覺(jue)(jue)(jue)感(gan)(gan)覺(jue)(jue)(jue)神經(jing)元（OSNs）。作者之(zhi)前已(yi)證明病毒(du)蛋白(bai)足以引起硬(ying)骨魚(yu)嗅(xiu)(xiu)(xiu)覺(jue)(jue)(jue)器官(guan)（OO）的(de)(de)(de)神經(jing)免疫(yi)反應，進一(yi)步推測(ce)(ce)SARS-CoV-2棘突(S)蛋白(bai)會引起嗅(xiu)(xiu)(xiu)覺(jue)(jue)(jue)損(sun)傷(shang)和(he)(he)嗅(xiu)(xiu)(xiu)覺(jue)(jue)(jue)功(gong)能(neng)障(zhang)礙。使用成年(nian)斑馬魚(yu)模型(xing)，作者發現鼻內傳遞的(de)(de)(de)SARS-CoV-2 S RBD（SARS-CoV-2 S1蛋白(bai)的(de)(de)(de)一(yi)個片段，RBD）主要與(yu)嗅(xiu)(xiu)(xiu)覺(jue)(jue)(jue)器官(guan)的(de)(de)(de)非(fei)感(gan)(gan)覺(jue)(jue)(jue)上皮結合，并(bing)誘發嚴重(zhong)的(de)(de)(de)嗅(xiu)(xiu)(xiu)覺(jue)(jue)(jue)組織病理學改(gai)變，比(bi)如纖毛喪失(shi)、出血和(he)(he)水腫。電生(sheng)(sheng)理記錄(lu)顯示，經(jing)SARS-CoV-2 S RBD治療的(de)(de)(de)動物(wu)對食(shi)物(wu)和(he)(he)膽汁(zhi)氣味的(de)(de)(de)嗅(xiu)(xiu)(xiu)覺(jue)(jue)(jue)功(gong)能(neng)受損(sun)，但是(shi)沒有檢測(ce)(ce)到對食(shi)物(wu)行為偏(pian)好的(de)(de)(de)喪失(shi)。成年(nian)斑馬魚(yu)嗅(xiu)(xiu)(xiu)覺(jue)(jue)(jue)器官(guan)的(de)(de)(de)單細(xi)(xi)胞RNA-Seq表(biao)(biao)明，支持細(xi)(xi)胞、內皮細(xi)(xi)胞和(he)(he)髓系細(xi)(xi)胞中嗅(xiu)(xiu)(xiu)覺(jue)(jue)(jue)受體表(biao)(biao)達和(he)(he)炎癥反應發生(sheng)(sheng)廣(guang)泛缺失(shi)，同時Treg數量(liang)減少。總之(zhi)，該(gai)研究結果支持了病毒(du)衍(yan)生(sheng)(sheng)蛋白(bai)如SARS-CoV-2 S RBD可(ke)能(neng)具有神經(jing)毒(du)性作用的(de)(de)(de)觀點。
圖：成年斑馬魚嗅覺器官的(de)單(dan)細胞轉錄組(zu)圖譜
文獻3
發表期刊(kan)：SCIENCE CHINA Life Sciences
物種信息：健康對照(zhao)和RGNNV病毒(du)感(gan)染(ran)的(de)斜帶石斑魚(yu)的(de)脾(pi)臟和胸腺(xian)
測序信息：10X Genomics單細(xi)胞轉錄組
研究簡介(jie)
中(zhong)(zhong)樞(shu)神(shen)經(jing)(jing)系(xi)統(tong)(Central Nervous System，CNS)尤(you)其是大(da)腦(nao)因其受血腦(nao)屏障(zhang)的(de)(de)(de)(de)保(bao)護認(ren)為(wei)其存在(zai)“免(mian)疫特權”，中(zhong)(zhong)樞(shu)神(shen)經(jing)(jing)免(mian)疫細(xi)(xi)胞(bao)(bao)是中(zhong)(zhong)樞(shu)神(shen)經(jing)(jing)系(xi)統(tong)的(de)(de)(de)(de)守護者(zhe)，其中(zhong)(zhong)T細(xi)(xi)胞(bao)(bao)對中(zhong)(zhong)樞(shu)神(shen)經(jing)(jing)抵抗外(wai)(wai)來(lai)病(bing)毒(du)的(de)(de)(de)(de)感(gan)(gan)染(ran)(ran)有(you)(you)重(zhong)要作(zuo)用(yong)，但是關(guan)于脊椎動物(wu)中(zhong)(zhong)樞(shu)神(shen)經(jing)(jing)中(zhong)(zhong)T細(xi)(xi)胞(bao)(bao)的(de)(de)(de)(de)來(lai)源還還不清楚。在(zai)硬骨魚中(zhong)(zhong)，往往認(ren)為(wei)外(wai)(wai)周器官的(de)(de)(de)(de)T細(xi)(xi)胞(bao)(bao)來(lai)自于胸(xiong)腺，對于魚類腦(nao)中(zhong)(zhong)T細(xi)(xi)胞(bao)(bao)的(de)(de)(de)(de)來(lai)源還鮮(xian)有(you)(you)報道。本文作(zuo)者(zhe)通過(guo)對健康和RGNNV病(bing)毒(du)感(gan)(gan)染(ran)(ran)的(de)(de)(de)(de)斜帶石斑魚的(de)(de)(de)(de)脾(pi)臟和胸(xiong)腺組(zu)(zu)織進行單細(xi)(xi)胞(bao)(bao)轉錄組(zu)(zu)測(ce)序發(fa)現(xian)，slc43a2+ T細(xi)(xi)胞(bao)(bao)在(zai)脾(pi)臟中(zhong)(zhong)分化和成熟，在(zai)病(bing)毒(du)感(gan)(gan)染(ran)(ran)時穿(chuan)過(guo)血腦(nao)屏障(zhang)浸潤大(da)腦(nao)，產(chan)生(sheng)細(xi)(xi)胞(bao)(bao)因子來(lai)進行抗病(bing)毒(du)應答。然而(er)，slc43a2+ T細(xi)(xi)胞(bao)(bao)如何識別和定(ding)位到大(da)腦(nao)仍有(you)(you)待探索(suo)。總之(zhi)，這(zhe)些發(fa)現(xian)對理解硬骨魚在(zai)病(bing)毒(du)感(gan)(gan)染(ran)(ran)期間的(de)(de)(de)(de)免(mian)疫監測(ce)和反應機制具有(you)(you)重(zhong)要意義，并(bing)可(ke)能有(you)(you)助于開發(fa)治療中(zhong)(zhong)樞(shu)神(shen)經(jing)(jing)系(xi)統(tong)病(bing)毒(du)感(gan)(gan)染(ran)(ran)的(de)(de)(de)(de)新療法。
圖：健康對(dui)照和(he)病毒感染的石(shi)斑魚脾臟和(he)胸腺的單細胞轉錄組圖譜
文獻4
發表期刊(kan)：Cell Reports
物種信(xin)息：健康(kang)正常(chang)的(de)成年斑馬魚(yu)腸道(dao)和霍亂弧菌感染(ran)的(de)斑馬魚(yu)腸道(dao)
測序信(xin)息：10X Genomics單(dan)細胞轉錄組
研究簡介
霍亂弧(hu)菌(jun)是一種(zhong)水生(sheng)(sheng)細(xi)菌(jun)，可導致嚴重(zhong)且有(you)可能致命的(de)(de)(de)腹瀉(xie)。盡管(guan)它威脅到(dao)了全球健康，但大(da)家對(dui)弧(hu)菌(jun)感(gan)(gan)染(ran)后腸(chang)道黏膜對(dui)其做(zuo)出的(de)(de)(de)反(fan)應仍然(ran)了解有(you)限，這不利于制定有(you)效(xiao)的(de)(de)(de)預(yu)防(fang)和(he)治療戰略。本研(yan)究(jiu)利用自(zi)然(ran)感(gan)(gan)染(ran)模型，結合(he)生(sheng)(sheng)理和(he)單(dan)細(xi)胞轉(zhuan)錄(lu)組測序來研(yan)究(jiu)健康正常的(de)(de)(de)成年斑馬魚腸(chang)道和(he)霍亂弧(hu)菌(jun)感(gan)(gan)染(ran)的(de)(de)(de)斑馬魚腸(chang)道之間的(de)(de)(de)差異。結果發現，霍亂弧(hu)菌(jun)感(gan)(gan)染(ran)會引起輕(qing)微的(de)(de)(de)粘膜免疫(yi)反(fan)應，其特征是T細(xi)胞激活并增強(qiang)抗原捕(bu)獲能力；霍亂弧(hu)菌(jun)會抑制宿主干擾(rao)(rao)素信(xin)號；干擾(rao)(rao)素的(de)(de)(de)異位激活改變了感(gan)(gan)染(ran)的(de)(de)(de)過程。同時作(zuo)者(zhe)還發現，成年斑馬魚的(de)(de)(de)腸(chang)道與哺乳動物的(de)(de)(de)腸(chang)道有(you)相(xiang)似之處，包括Best4+ cells、tuft cells和(he)basal cycling cells的(de)(de)(de)存在。這些(xie)發現為(wei)宿主-病原體的(de)(de)(de)相(xiang)互作(zuo)用提供了重(zhong)要(yao)的(de)(de)(de)見解，并強(qiang)調了斑馬魚作(zuo)為(wei)弧(hu)菌(jun)感(gan)(gan)染(ran)的(de)(de)(de)自(zi)然(ran)模型的(de)(de)(de)實(shi)用性。
圖(tu)：健康正常的成(cheng)年斑(ban)馬魚(yu)腸道(dao)和霍(huo)亂弧菌感(gan)染的斑(ban)馬魚(yu)腸道(dao)單細胞轉錄(lu)組圖(tu)譜
文獻(xian)5
發(fa)表期刊：Journal of Virology
物種信息：健康和(he)白斑(ban)綜合(he)癥病毒(white spot syndrome virus, WSSV)感(gan)染24h后的南美白對蝦血(xue)細胞
測序信息：10X Genomics單細胞轉錄組
研究簡介(jie)
該(gai)研究共鑒定出16個(ge)具有不(bu)同(tong)(tong)(tong)轉(zhuan)錄異質性的(de)(de)(de)細(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)群體，他們在健康(kang)和WSSV感(gan)(gan)(gan)(gan)染(ran)的(de)(de)(de)血(xue)細(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)中(zhong)占比分布(bu)上有差異，并在抗(kang)病毒(du)免(mian)(mian)疫(yi)應(ying)(ying)(ying)答(da)中(zhong)發揮(hui)不(bu)同(tong)(tong)(tong)的(de)(de)(de)作(zuo)用。通(tong)過(guo)與(yu)WSSV基(ji)因組比對(dui)(dui)(dui)，作(zuo)者(zhe)發現(xian)所(suo)有血(xue)細(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)群都可(ke)能被WSSV病毒(du)感(gan)(gan)(gan)(gan)染(ran)，特別是cluster8，其(qi)WSSV基(ji)因轉(zhuan)錄水平最高，并且對(dui)(dui)(dui)病毒(du)感(gan)(gan)(gan)(gan)染(ran)表現(xian)出細(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)類型特異性的(de)(de)(de)抗(kang)病毒(du)應(ying)(ying)(ying)答(da)。對(dui)(dui)(dui)cluster的(de)(de)(de)進一步分析揭示(shi)了(le)血(xue)細(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)免(mian)(mian)疫(yi)反應(ying)(ying)(ying)和病毒(du)感(gan)(gan)(gan)(gan)染(ran)之間微(wei)妙(miao)的(de)(de)(de)動態(tai)平衡。對(dui)(dui)(dui)血(xue)細(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)群的(de)(de)(de)軌跡分析結果(guo)顯示(shi)，處(chu)于免(mian)(mian)疫(yi)靜息狀態(tai)的(de)(de)(de)血(xue)細(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)在WSSV感(gan)(gan)(gan)(gan)染(ran)后會被顯著(zhu)激活，然后通(tong)過(guo)分化為具有不(bu)同(tong)(tong)(tong)功能的(de)(de)(de)血(xue)細(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)亞群。綜上所(suo)述，該(gai)研究結果(guo)揭示(shi)了(le)南美(mei)白對(dui)(dui)(dui)蝦血(xue)細(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)應(ying)(ying)(ying)對(dui)(dui)(dui)WSSV感(gan)(gan)(gan)(gan)染(ran)的(de)(de)(de)不(bu)同(tong)(tong)(tong)反應(ying)(ying)(ying)和其(qi)免(mian)(mian)疫(yi)功能分化過(guo)程，為系統了(le)解不(bu)同(tong)(tong)(tong)血(xue)細(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)亞群對(dui)(dui)(dui)抗(kang)病毒(du)感(gan)(gan)(gan)(gan)染(ran)的(de)(de)(de)協同(tong)(tong)(tong)免(mian)(mian)疫(yi)應(ying)(ying)(ying)答(da)機(ji)制提供了(le)必要的(de)(de)(de)資源。
圖：南美白(bai)對蝦血細胞的單細胞轉錄(lu)組分析
