近日，獸醫(yī)所動物腹瀉病防控創(chuàng)新團隊應用單細胞測序技術對豬流行性腹瀉病毒（PEDV）感染后不同腸道細胞的功能改變進行了系統(tǒng)性分析，相關研究成果以題為“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)表于免疫學領域國際權威期刊《The Journal of Immunology》。團隊首席李彬研究員和華南農業(yè)大學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100%，給全球養(yǎng)豬業(yè)造成巨大經濟損失。但目前對該病毒致病機制的了解仍不全面，尤其是PEDV感染對靶器官-仔豬腸道不同細胞類型的功能影響并不清楚。

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

仔豬空腸段腸道細胞類型及免疫細胞類型的鑒定

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

研究人員通過對PEDV感染后杯狀細胞深入分析發(fā)現，PEDV感染會顯著下調杯狀細胞中多種黏蛋白分子的表達。在體外，采用人結腸癌杯狀細胞系作為模型發(fā)現，PEDV感染會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，并對MUC2的外泌具有限制作用。

PEDV感染下調杯狀細胞中黏蛋白表達

通過對抗菌肽相關基因的分析發(fā)現，PEDV感染顯著上調腸上皮細胞中REG3G的表達，而REG3G具有顯著抑制PEDV復制作用，并作用于病毒復制周期的胞內復制階段；進一步的機制研究發(fā)現，PEDV感染通過上調IL-33表達，誘導STAT3磷酸化路徑上調REG3G表達。

PEDV感染上調抗菌肽REG3G的機制及其抗病毒作用分析

該研究首次采用單細胞技術對PEDV感染的仔豬腸道進行了分析，明確了仔豬腸道不同細胞類型及其代表性標記，系統(tǒng)分析了PEDV感染對腸道不同細胞類型功能的改變，發(fā)現PEDV感染對杯狀細胞黏蛋白分子的調節(jié)作用，以及抗菌肽REG3G的抗病毒作用及上調機制。一系列發(fā)現將在動物機體層面進一步加深PEDV致病機制的了解，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研發(fā)計劃、國家自然科學基金、江蘇省自然科學基金等項目資助。