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为探究猪带绦虫(Taenia solium)囊在人体消化道激活及发育为成虫的机制,研究人员对体外培养激活的囊在三个形态阶段进行 RNA-Seq。获转录组数据,可探索差异基因及相关生物过程,为揭示寄生虫成熟调控基因及传播要素提供依据。
猪带绦虫(
Taenia solium)是一种严重危害人类健康的寄生虫,其引发的神经囊尾蚴病(neurocysticercosis)和绦虫病(taeniasis)在卫生条件较差的地区广泛流行。据世界卫生组织(WHO)数据,神经囊尾蚴病可导致约 70% 的地方性癫痫病例,全球每年因该病损失 280 万伤残调整生命年(DALYs)。猪带绦虫的生活史复杂,幼虫(囊尾蚴)在猪等中间宿主体内发育,成虫则仅在人体肠道内寄生,其释放的虫卵可通过污染食物或水源传播。然而,关于猪带绦虫囊尾蚴在人体消化道中如何激活并发育为成虫的分子机制,长期以来知之甚少,这严重制约了针对性防治策略的开发。
为填补这一研究空白,秘鲁卡耶塔诺?埃雷迪亚大学(Universidad Peruana Cayetano Heredia)的研究人员开展了一项关键研究。他们从自然感染的猪肌肉中提取新鲜猪带绦虫囊尾蚴,通过添加牛磺胆酸(taurocholic acid, TA)模拟人体肠道环境,诱导囊尾蚴激活。研究选取囊尾蚴头节外翻前后的三个关键形态阶段(PRE、EV、POST),进行高通量 RNA 测序(RNA-Seq),构建了首个聚焦猪带绦虫囊激活及向绦虫阶段发育的转录组数据集。该研究成果发表在《Scientific Data》,为解析猪带绦虫早期发育的分子机制提供了重要资源。
研究主要采用以下技术方法:首先,通过无菌操作从猪肌肉中分离囊尾蚴,经运输缓冲液清洗后,分为非培养组(NC)和培养组。培养组在含 TA 或不含 TA 的 RPMI 1640 培养基中培养,分别于 6 小时(PRE)、24-48 小时(EV)、120 小时(POST)取样。随后,提取各样本 RNA,构建 cDNA 文库并进行 Illumina 高通量测序。数据经质量控制(FastQC)、比对(Rsubread)、基因定量(GenomicFeatures)及差异表达分析(DESeq2),结合功能注释(blast2GO、InterProScan)和生物信息学分析,揭示不同发育阶段的基因表达特征。
研究结果
转录组数据特征与样本分组验证
主成分分析(PCA)显示,样本主要按发育阶段(PRE、EV、POST)和 TA 处理分组聚类,前两个主成分解释 73.35% 的总变异。层次聚类分析进一步表明,非培养组(NC)与 PRE 组基因表达相似,而 EV 和 POST 组与前两组差异显著,提示 TA 处理和发育阶段是影响基因表达的关键因素。测序数据显示,每个样本平均获得 1589 万条映射 reads,98.47% 的 reads 唯一映射至猪带绦虫参考基因组,表明数据质量可靠。
功能注释与基因表达动态
通过 blast2GO 对猪带绦虫基因组进行功能注释,新增 3317 个基因的注释信息,使具有基因本体(GO)注释的基因比例从 49.5% 提升至 76.1%。差异表达基因分析显示,TA 处理显著诱导头节外翻相关基因表达,如参与细胞增殖和分化的基因。在 POST 阶段,与体节(proglottids)形成和生殖相关的基因表达上调,提示绦虫成熟的分子程序启动。基因富集分析揭示,磷脂代谢、信号转导和能量代谢通路在囊激活和发育过程中起关键作用。
数据可重复性与生物学意义
技术验证显示,实验过程严格遵循无菌操作,RNA 纯度(A260/A280=1.8-2.0)和完整性良好,文库片段大小符合预期。生物学重复的一致性表明,转录组数据可可靠反映不同发育阶段的基因表达模式。该数据集为研究猪带绦虫从囊尾蚴向成虫转化的分子事件提供了全面的资源,可用于挖掘调控头节外翻(evagination)、体节形成(strobilation)等关键过程的基因及通路。
研究结论与意义
本研究首次系统解析了猪带绦虫囊尾蚴体外激活及早期发育的转录组动态,鉴定了与头节外翻、细胞增殖和绦虫成熟相关的关键基因和生物过程。研究结果不仅填补了猪带绦虫发育生物学的知识空白,还为开发抗寄生虫药物和疫苗提供了潜在靶点,例如调控磷脂代谢或信号转导通路的基因。此外,该研究建立的体外培养模型为后续深入研究猪带绦虫与宿主互作机制奠定了基础,有助于推动针对神经囊尾蚴病和绦虫病的防控策略创新。通过整合多组学数据,未来研究可进一步揭示猪带绦虫适应人体肠道环境的分子机制,为全球消除这一被忽视的热带病提供科学依据。