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”。非洲豬瘟的病原是非洲豬瘟病毒（African swine fever virus，ASFV），其是非洲豬瘟病毒相關(guān)病毒科非洲豬瘟病毒屬的唯一成員，也是唯一的蟲媒DNA 病毒。該病毒是一種大型、復(fù)雜的核質(zhì)雙鏈DNA 病毒。病毒基因組長(zhǎng)170 kb～194 kb，編碼160多種蛋白。病毒粒子直徑為260 nm～300 nm，病毒粒子結(jié)構(gòu)復(fù)雜，包含多層結(jié)構(gòu)，由內(nèi)向外分別是基因組包裹的核心、核殼、內(nèi)膜、衣殼和外膜。ASFV 感染的靶細(xì)胞主要為巨噬細(xì)胞。巨噬細(xì)胞在調(diào)控天然免疫和聯(lián)系適應(yīng)性免疫方面發(fā)揮重要作用。

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)模式的改變，進(jìn)而決定宿主細(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)，并有助于鑒定潛在的抗病毒和疫苗候選靶標(biāo)。

近期，在《Proceedings of the National Academy of Sciences of The United States of America》上發(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，該研究首次利用單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組學(xué)技術(shù)繪制了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。

該研究利用ASFV 感染的原代豬肺泡巨噬細(xì)胞，通過單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測(cè)序技術(shù)，發(fā)現(xiàn)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要依據(jù)。此外，該研究還發(fā)現(xiàn)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)現(xiàn)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)現(xiàn)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)現(xiàn)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)胞的重要信號(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)而無法建立有效的抗病毒應(yīng)答提供了重要科學(xué)依據(jù)，并為深入闡明ASFV 致病機(jī)制提供了理論基礎(chǔ)。

評(píng)述論文來源：ZHENG YU-XUAN, LⅠSU, LⅠSⅠ-HUA, et al. Transcriptome profiling in swine macrophages infected with African swine fever virus at singlecell resolution [J]. Proc Natl Acad Sci USA, 2022, 119(19):e2201288119.doi:10.1073/PNas.2201288119.