家猫急性感染弓形虫后多器官转录组学研究取得重要进展

弓形虫可感染几乎所有的温血脊椎动物，引起呈全球性分布的人兽共患弓形虫病，而猫科动物是弓形虫唯一的终末宿主，弓形虫需在其体内完成有性生殖阶段，然后向环境中排放出大量的卵囊，造成严重的环境污染；人或动物食用了被弓形虫卵囊污染的食物、饮水以及肉品中的弓形虫包囊就可能感染弓形虫。全世界约三分之一的人感染弓形虫，而我国约有7.9 %的人感染弓形虫。近年来，随着我国居民生活水平的提高，宠物猫的饲养量急剧上升，造成我国居民弓形虫感染率呈上升趋势。因此，了解弓形虫感染对猫科动物基因表达的影响，对于研发有效的防控干预手段、阻断弓形虫从猫科动物向中间宿主和人类的传播至关重要。然而，弓形虫感染对终末宿主猫科动物基因表达的影响成为亟待解决的科学问题。

近期，《Frontiers in Immunology》发表了“AcuteToxoplasma Gondiiinfection in cats induced tissue-specific transcriptional response dominated by immune signatures”的研究论文。该研究首次利用RNA-Seq技术，系统地分析了急性感染弓形虫Ⅱ型Pru包囊株7天后家猫脑、心脏、脾脏、肝脏、肺脏和小肠六个器官的转录组变化，并对鉴定到的差异表达基因利用Q-PCR进行了进一步的验证。该研究共鉴定到737个差异表达的基因，其中410个为上调基因，327个为下调基因。在肝脏、肺脏、小肠、心脏、脑和脾脏中分别鉴定到151个、149个、130个、123个、104个和80个差异表达基因。为了对差异表达的基因进行功能分析，该研究对各个组织鉴定到的差异表达基因分别进行了GO和KEGG分析。差异表达的基因主要富集于与免疫相关的通路中，例如cytokine-cytokine receptor interaction、Jak-STAT signaling pathway、NOD-like receptor signaling pathway、NF-kappa B signaling pathway、MAPK signaling pathway、T cell receptor signaling pathway和the cytosolic DNA sensing pathway。其中，CXCL10参与了几乎所有与免疫相关的信号通路，而PI3K/Akt基因在除脾脏外的所有器官中均下调表达。对差异基因进行共表达分析发现，phosphatase在脑、肝脏、心脏、脾脏和小肠5个器官中共同表达。已有研究表明inner-membrane complex(IMC)protein phosphatase广泛参与到基因表达和细胞分裂的过程中。indoleamine 2,3-dioxygenase(IDO)在肺脏、肝脏、心脏、脾脏和小肠5个器官中共同表达。IDO则是色氨酸降解途径中限制降解速率的分解酶，它启动色氨酸降解产物的生产，具有重要的免疫调节功能。该研究还利用多元K-means聚类分析对基因的组织特异性改变情况进行了分析，共得到了7个基因簇，并对组织特异性基因簇百分比的变化以及基因簇的特性，包括功能注释和基因表达量的变化进行了研究。不同组织对弓形虫感染反应的差异表明，为了在增强宿主对感染的反应和促进弓形虫生存之间保持平衡，宿主存在着一些组织特有的防御机制。

该研究首次探究了弓形虫急性感染终末宿主(家猫)后主要器官转录水平的变化规律，在基因表达、基因簇内容和功能注释方面发现了显著的组织特异性差异。该研究结果不仅为进一步阐明弓形虫感染终末宿主(家猫)的致病机制奠定了一定的分子基础，而且也为筛选用于研发新的诊断工具及防控干预措施的生物标志物提供了基础数据。