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为探究猫感染猫疱疹病毒 1 型(FHV-1)时宿主和病毒因素对疾病结局的影响,研究人员对感染 FHV-1 田间或疫苗株的猫肾细胞(CRFK)进行转录组分析。结果显示,不同毒株感染诱导宿主基因表达差异,这为理解疾病机制及疫苗研发提供了依据。
在猫咪的世界里,有一种名为猫疱疹病毒 1 型(Feline herpesvirus-1,FHV-1)的 “小恶魔”,它是引发猫咪上呼吸道疾病(Upper respiratory tract disease,URTD)的重要病原体。感染 FHV-1 的猫咪症状轻重不一,有的只是轻微的鼻炎、结膜炎,而严重的甚至会失明、患上肺炎,还可能引发非化脓性脑膜脑炎。
目前,FHV-1 疫苗虽能在一定程度上保护猫咪,但也存在缺陷。它无法阻止感染和潜伏感染的建立,还可能让猫咪更容易受到二次感染。而且,FHV-1 毒株之间遗传多样性低,难以从基因组层面解释其与疾病严重程度的关系。因此,深入了解 FHV-1 感染过程中宿主和病毒的基因表达变化,对于揭示疾病机制和改进疫苗至关重要。
为了攻克这些难题,澳大利亚墨尔本大学亚太动物健康中心(Asia-Pacific Centre for Animal Health, Melbourne Veterinary School, The University of Melbourne)的研究人员展开了一项研究。他们以 Crandell-Rees 猫肾(CRFK)细胞为研究对象,分别用 FHV-1 的 F2 疫苗株和与严重疾病相关的 384/75 田间株进行感染实验。
研究人员采用了一系列关键技术方法。首先是 RNA 测序(RNA-sequencing,RNA-seq),通过对感染细胞的 RNA 进行测序,获取基因转录信息;其次利用实时荧光定量聚合酶链式反应(Quantitative real-time polymerase chain reaction,qRT-PCR),对特定基因的表达进行定量分析;还借助生物信息学工具,如 PANTHER 数据库,对差异表达基因进行功能注释和通路分析 。
研究结果如下:
- FHV-1 田间和疫苗株的生长动力学:不同 FHV-1 毒株在 24 小时内的生长曲线相似,但在某些时间点,田间株 356/75b 的病毒滴度显著高于疫苗株等。
- 宿主和病毒 RNA 的区分:感染组的高质量读数可映射到猫基因组和田间株 384/75 基因组,主成分分析(Principal component analysis,PCA)显示感染组和未感染样本差异明显。
- 病毒基因转录差异:疫苗株和田间株的病毒基因转录存在差异,如 UL32 基因,但 qRT-PCR 未证实 RNA-seq 中 UL32 基因转录的差异。
- 宿主细胞基因表达变化:与未感染细胞相比,感染田间株 384/75 的细胞有 1,024 个差异表达基因,感染疫苗株的有 2,823 个。且疫苗株感染组的差异表达基因数量是田间株感染组的十倍。
- 宿主基因功能富集差异:田间株和疫苗株感染富集的基因本体(Gene Ontology,GO)术语不同,田间株感染富集的 GO 术语更多,但疫苗株感染对宿主基因表达和通路调节的影响更大。
- 宿主通路调节差异:疫苗株感染调节的宿主蛋白和通路比田间株更多,二者在调节宿主免疫相关通路方面存在差异。
研究结论和讨论部分指出,FHV-1 感染会导致宿主基因表达发生显著变化,如组蛋白基因上调,细胞黏附和免疫激活相关基因下调。这与之前单纯疱疹病毒 1 型(Herpes simplex virus type 1,HSV-1)的研究结果一致,表明组蛋白与病毒基因组存在相互作用,可能激活宿主 DNA 修复途径。同时,FHV-1 感染还会下调与先天免疫活动相关的细胞表面受体和生长因子,这体现了病毒的免疫逃逸策略。
比较田间株和疫苗株发现,二者在宿主通路调节方面存在差异。疫苗株可能诱导更具针对性的免疫反应,而田间株对宿主功能影响更广泛。虽然 RNA-seq 和 qRT-PCR 对 UL32 基因转录的分析结果存在冲突,但这也提示除病毒基因转录外,还有其他因素影响病毒毒力。
总的来说,这项研究通过对 FHV-1 感染的转录组分析,揭示了宿主和病毒基因表达变化以及不同毒株感染的差异,为理解 FHV-1 感染机制和改进疫苗提供了重要依据。不过,未来还需要在其他系统,如呼吸道组织外植体系统或体内感染模型中进一步研究,以全面了解宿主对 FHV-1 的应答。该研究成果发表在《Virology Journal》上,为相关领域的研究开辟了新的方向,有望推动猫咪健康领域的发展,帮助人们更好地保护猫咪免受 FHV-1 的侵害。