探寻绵羊弓形虫病宿主遗传因素：多基因座全基因组关联分析为 “同一健康” 助力

《BMC Veterinary Research》：Discovery of host genetic factors through multi-locus GWAS against toxoplasmosis in sheep: addressing one health perspectives

为解决弓形虫病（Toxoplasmosis）在农场动物中传播对人类健康和食品安全的威胁问题，研究人员开展了针对自然感染弓形虫的绵羊宿主遗传因素的多基因座全基因组关联（GWAS）研究。结果发现 16 个单核苷酸多态性（SNPs）与宿主对弓形虫感染的免疫反应相关，为弓形虫病防控提供了新方向。

　　在自然界中，弓形虫（Toxoplasma gondii）可谓是一个 “狡猾” 的病原体，它能感染几乎所有温血动物，悄无声息地在动物和人类之间传播。据估计，全球近 50% 的人口可能感染弓形虫，而食用受感染农场动物组织中的包囊则是主要传播途径之一。在农场动物中，弓形虫病广泛存在，严重影响其繁殖，导致流产、死胎等问题，给畜牧业带来巨大经济损失，也对人类健康构成重大威胁。

以往针对人类和模式生物的研究虽揭示了一些宿主对抗弓形虫感染的遗传机制，但在牲畜物种方面却存在空白。为填补这一空白，来自土耳其锡尔特大学（Siirt University）、埃杰大学（Ege University）以及绵羊育种研究所（Sheep Breeding and Research Institute）的研究人员，以绵羊为研究对象，开展了一项意义重大的研究。该研究成果发表在《BMC Veterinary Research》上，为深入了解弓形虫病的遗传机制和防控策略提供了新视角。

研究人员采用了一系列关键技术方法。首先，选取土耳其 Karacabey Merino 羊作为样本，从相同庇护所挑选年龄在 18 - 20 个月的羊，确保其暴露于弓形虫环境的一致性。采集血液样本，一部分用于 DNA 提取，另一部分进行血清学检测。血清学检测采用间接酶联免疫吸附试验（ELISA），根据样本的吸光度计算样本与阳性对照的比值（S/P），以此判断样本的血清学状态。基因分型则使用 Ovine 50 K BeadChip 在 Illumina 平台上进行，随后对数据进行质量控制，确保数据的可靠性。最后，运用四种多基因座全基因组关联分析方法（mrMLM、FASTmrMLM、ISIS EM-BLASSO 和 pKWmEB）来寻找与宿主对弓形虫免疫反应相关的遗传标记。

研究结果主要体现在以下几个方面：

1. 血清学调查：Karacabey Merino 羊的弓形虫血清阳性率为 24.16%，公羊的阳性率（30.8%）显著高于母羊（18.2%）。这一结果表明，在该羊群中弓形虫感染较为普遍，且性别对感染率有显著影响。
2. 遗传标记筛选：通过四种多基因座全基因组关联分析方法，共鉴定出 16 个与弓形虫病相关的单核苷酸多态性（SNPs），其中 13 个通过参数模型方法（mrMLM、FASTmrMLM 和 ISIS EM-BLASSO）检测到，3 个通过非参数模型方法（pKWmEB）检测到。这些 SNPs 分布在不同染色体上，可能在宿主对弓形虫的免疫反应中发挥重要作用。
3. 候选基因及功能分析：在与这些 SNPs 紧密相邻（±500 Kb）的区域内，鉴定出 11 个已知基因和 3 个新基因。进一步的基因本体和通路分析表明，这些基因主要参与调节先天免疫系统对病原体的反应，包括 RIG-I 样受体信号通路、Th1 和 Th2 细胞分化通路、C 型凝集素受体信号通路以及磷脂酰肌醇（PI）信号系统等。这些通路在抵抗多种病原体感染中发挥关键作用，暗示了相关基因在宿主抵御弓形虫感染中的重要功能。
4. 统计功效分析：对鉴定出的 SNPs 进行统计功效分析，发现 12 个 SNPs 的统计功效大于 0.8，表明大多数 SNPs 具有足够的能力检测到显著的关联。然而，有 4 个 SNPs 的统计功效低于 0.8，在进一步研究中需要谨慎评估这些标记的可靠性。

研究结论和讨论部分指出，该研究首次在牲畜中进行全基因组关联研究，为理解绵羊对弓形虫感染的遗传抗性提供了重要线索。所鉴定出的 SNPs 和候选基因有助于深入了解宿主的免疫机制，为标记辅助选择（MAS）在弓形虫病防控中的应用提供了理论基础。不过，研究也存在一些局限性，如缺乏弓形虫包囊在环境中的浓度数据，较高的显著性阈值可能导致遗漏部分效应较小的标记，部分标记的统计功效较低，以及排除部分 ELISA S/P 值处于中间范围的样本可能引入偏差等。

尽管如此，该研究的意义不可忽视。它为未来在不同绵羊群体中进行验证和功能研究奠定了基础，有望通过选择性育种等手段增强绵羊对弓形虫的抵抗力，从而有效控制农场动物中的弓形虫病，保障公共卫生和食品安全。同时，研究也强调了 “同一健康”（One Health）理念的重要性，即人类、动物和环境的健康紧密相连，在防控传染病时需要综合考虑多方面因素，采取跨学科的协作策略。这一研究成果为后续相关研究提供了重要参考，推动了弓形虫病防控领域的发展。