叙利亚仓鼠：解析其基因组与转录组，探寻人类疾病研究的理想模型

《BMC Genomics》：Genomic-transcriptomic analysis identifies the Syrian hamster as a superior animal model for human diseases

为解决叙利亚仓鼠基因组和转录组缺乏详细解析限制其应用的问题，研究人员开展叙利亚仓鼠基因组 - 转录组分析研究，发现其在模拟人类疾病上有优势，为疾病研究提供资源。

　　在医学研究的漫长征程中，动物模型始终是探索人类疾病奥秘的关键 “伙伴”。叙利亚仓鼠，这一看似普通的小动物，近年来却在人类疾病研究领域崭露头角。它对多种病原体高度敏感，能诱发与人类和非人灵长类相似的免疫反应，在研究 SARS、埃博拉病毒病以及 COVID-19 等传染病时表现出色，病理特征与人类感染极为相似，甚至能反映出 COVID-19 患者的年龄差异特征 。同时，它也是研究癌症和心血管疾病的理想模型，其对高脂肪 / 胆固醇饮食的生理反应与人类相似，相关基因表达模式也和人类相近。

然而，叙利亚仓鼠在科研道路上却面临着重重阻碍。尽管此前有不同版本的基因组组装发布，但这些版本均来自单一雌性仓鼠，缺失 Y 染色体相关基因，且基因组组装和注释仅基于支架水平，无法提供完整的染色体层面信息，严重限制了它在研究人类疾病中的全面应用。为了突破这些困境，来自郑州大学等多机构的研究人员决心深入探索叙利亚仓鼠的基因组和转录组奥秘，相关研究成果发表在《BMC Genomics》上。

研究人员开展的这项研究主要运用了以下几种关键技术方法：首先是高通量测序技术，从雄性成年叙利亚仓鼠肌肉组织提取基因组 DNA，构建 Illumina 配对末端文库、纳米孔文库和 Hi-C 文库进行测序；其次是基因注释相关技术，综合运用从头预测、基于同源性预测以及 RNA-seq 辅助预测等方法对基因进行结构注释，还利用多种数据库进行基因功能注释；此外，通过对 15 种组织器官进行 RNA 采样和测序开展比较转录组学研究 。

研究结果如下：

• 基因组组装：叙利亚仓鼠基因组约 3.13Gbp，杂合率约 0.22%。组装后的基因组跨度 2.56 Gb，90.03% 的序列锚定到 22 条假染色体上，经评估，基因组完整性达 95.80%，是目前最完整的叙利亚仓鼠基因组组装。
• 基因组注释和结构：其基因组 42.05% 由重复序列构成，长末端重复序列（LTR）最为常见。预测出 21,387 个蛋白质编码基因，功能注释发现近 99.1% 的基因可被注释，且多数基因参与代谢和细胞过程等生物学过程。
• 系统发育位置：通过构建系统发育树，确定中国仓鼠与叙利亚仓鼠亲缘关系最近，二者约在 2940 万年前分化。还发现叙利亚仓鼠有 276 个独特基因家族，115 个基因家族扩张，201 个基因家族收缩，这些基因家族与免疫系统、代谢、致癌和心肌等途径相关。
• 比较转录组学：对 15 种组织转录组分析发现，叙利亚仓鼠表达谱更接近人类，尤其是免疫和代谢相关基因。其替代剪接模式也与人类相似，外显子跳跃和可变外显子使用频率与人类接近，而与大鼠和小鼠差异较大。
• 与人类动脉粥样硬化相关基因：对比人类、叙利亚仓鼠和小鼠肝脏和心脏基因表达模式，发现叙利亚仓鼠与人类更相似。在叙利亚仓鼠肝脏转录组数据中，检测到多个与人类冠状动脉疾病（CAD）相关的通路，还发现一些与 CAD 相关的关键基因在不同物种间的差异。
• 参与 SARS-CoV-2 感染的基因：研究发现叙利亚仓鼠 ACE2 与人类同源性高达 84.5%，高于大鼠和小鼠，其 ACE2 与 SARS-CoV-2 刺突蛋白受体结合域（RBD）的结合位点与人类几乎相同，SARS-CoV-2 假病毒实验也证实其 ACE2 能有效介导病毒进入细胞。此外，参与 SARS-CoV-2 感染关键信号通路的基因中，叙利亚仓鼠来源的基因与人类同源性更高 。

研究结论和讨论部分指出，此次研究的叙利亚仓鼠基因组组装更为完整，转录组分析也增进了对其功能的理解。研究表明，叙利亚仓鼠在基因表达模式和替代剪接方面与人类更为相似，是研究 SARS-CoV-2 发病机制、测试疫苗和开发抗病毒药物的合适动物模型。同时，由于其生理、代谢特征和遗传背景与人类相似，在研究人类脂质代谢和心血管疾病方面也具有显著优势，比小鼠和大鼠更适合模拟人类相关疾病特征，且操作和采样更方便。不过，目前叙利亚仓鼠模型的研究工具仍相对缺乏，未来还需进一步拓展研究，开发更多相关研究工具，以充分发挥其在医学研究中的价值。