近日，獸醫(yī)所動(dòng)物腹瀉病防控創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)用單細(xì)胞測序技術(shù)對豬流行性腹瀉病毒（PEDV）感染后不同腸道細(xì)胞的功能改變進(jìn)行了系統(tǒng)性分析，相關(guān)研究成果以題為“Identification of Cell Types and Transcriptome Landscapes of Porcine Epidemic Diarrhea Virus-Infected Porcine Small Intestine Using Single-Cell RNA Sequencing”在線發(fā)表于免疫學(xué)領(lǐng)域國際權(quán)威期刊《The Journal of Immunology》。團(tuán)隊(duì)首席李彬研究員和華南農(nóng)業(yè)大學(xué)樊惠英教授為論文共同通訊作者，范寶超副研究員和周金柱博士為論文共同第一作者。

豬流行性腹瀉病毒（Porcine epidemic diarrhea virus，PEDV）為致仔豬腹瀉最重要的病原之一，對初生仔豬的致死率可達(dá)100%，給全球養(yǎng)豬業(yè)造成巨大經(jīng)濟(jì)損失。但目前對該病毒致病機(jī)制的了解仍不全面，尤其是PEDV感染對靶器官-仔豬腸道不同細(xì)胞類型的功能影響并不清楚。

在該項(xiàng)工作中，研究人員對PEDV感染后的仔豬空腸段進(jìn)行了單細(xì)胞測序分析，鑒定了仔豬腸道上皮細(xì)胞、杯狀細(xì)胞、Tuft細(xì)胞、腸分泌細(xì)胞和干細(xì)胞，以及免疫相關(guān)B細(xì)胞、漿細(xì)胞、CD8+ T細(xì)胞、Th17細(xì)胞和髓樣細(xì)胞等不同細(xì)胞類型的代表性標(biāo)記分子；新鑒定DNAH11為仔豬腸道Tuft細(xì)胞的特異性標(biāo)記分子。通過對PEDV感染的腸道細(xì)胞類型進(jìn)行鑒定，發(fā)現(xiàn)除腸上皮細(xì)胞外，杯狀細(xì)胞和Tuft細(xì)胞同樣具有PEDV的感染性。

仔豬空腸段腸道細(xì)胞類型及免疫細(xì)胞類型的鑒定

通過對不同細(xì)胞類型的轉(zhuǎn)錄分析，發(fā)現(xiàn)病毒感染上調(diào)腸上皮細(xì)胞、杯狀細(xì)胞、Tuft細(xì)胞和腸內(nèi)分泌細(xì)胞的凋亡和MAPK信號通路；杯狀細(xì)胞、tuft細(xì)胞和腸內(nèi)分泌細(xì)胞的緊密連接和粘附連接通路顯著增加。對不同免疫細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄分析發(fā)現(xiàn)，病毒感染會(huì)導(dǎo)致T和Th17細(xì)胞中T細(xì)胞受體、Th1和Th2細(xì)胞分化降低，以及B細(xì)胞中B細(xì)胞受體以及IgA生成信號通路降低。

研究人員通過對PEDV感染后杯狀細(xì)胞深入分析發(fā)現(xiàn)，PEDV感染會(huì)顯著下調(diào)杯狀細(xì)胞中多種黏蛋白分子的表達(dá)。在體外，采用人結(jié)腸癌杯狀細(xì)胞系作為模型發(fā)現(xiàn)，PEDV感染會(huì)顯著降低重要腸道黏蛋白MUC2和其他黏液成分FCGBP、CLCA1和AGR2表達(dá)，并對MUC2的外泌具有限制作用。

PEDV感染下調(diào)杯狀細(xì)胞中黏蛋白表達(dá)

通過對抗菌肽相關(guān)基因的分析發(fā)現(xiàn)，PEDV感染顯著上調(diào)腸上皮細(xì)胞中REG3G的表達(dá)，而REG3G具有顯著抑制PEDV復(fù)制作用，并作用于病毒復(fù)制周期的胞內(nèi)復(fù)制階段；進(jìn)一步的機(jī)制研究發(fā)現(xiàn)，PEDV感染通過上調(diào)IL-33表達(dá)，誘導(dǎo)STAT3磷酸化路徑上調(diào)REG3G表達(dá)。

PEDV感染上調(diào)抗菌肽REG3G的機(jī)制及其抗病毒作用分析

該研究首次采用單細(xì)胞技術(shù)對PEDV感染的仔豬腸道進(jìn)行了分析，明確了仔豬腸道不同細(xì)胞類型及其代表性標(biāo)記，系統(tǒng)分析了PEDV感染對腸道不同細(xì)胞類型功能的改變，發(fā)現(xiàn)PEDV感染對杯狀細(xì)胞黏蛋白分子的調(diào)節(jié)作用，以及抗菌肽REG3G的抗病毒作用及上調(diào)機(jī)制。一系列發(fā)現(xiàn)將在動(dòng)物機(jī)體層面進(jìn)一步加深PEDV致病機(jī)制的了解，將為新的防治策略研制提供新思路。

研究得到了十四五國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金、江蘇省自然科學(xué)基金等項(xiàng)目資助。