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郑海学教授团队揭示非洲猪瘟病毒在猪体内感染的靶细胞以及在靶细胞内延长感染的机制

发布时间:2024-03-03   字体大小T|T

      近日,维多利亚vic003(中国)有限公司郑海学教授团队解析了非洲猪瘟病毒(ASFV)在猪体内感染的靶细胞,以及在靶细胞内延长感染(Prolonged infection)的机制。相关研究结果以“Single-cell profing of African swine fever virus disease in pig spleen reveals viral and host dynamics”为题,发表于《美国科学院院报》(PNAS)。非洲猪瘟是危害世界养猪业的“头号杀手”,然而,ASFV在猪体内真实生理环境下感染的靶细胞以及其在靶细胞内延长感染的机制仍不明确。针对此问题,该研究利用单细胞测序,结合流式细胞术、多色组织芯片和体外感染鉴定等多种技术,对ASFV 感染过程中脾脏细胞类型组成的动态变化、感染细胞嗜性,调控免疫应答和抗病毒反应规律,以及其延长感染机制等方面进行了研究。

      该研究首先建立了ASFV对猪感染致死的模型,测定了各组织感染指标的消长规律,表明脾脏是病毒载量最高的器官,因而选择病毒感染猪的脾脏进行单细胞测序。进一步深入分析及实验验证,确定了巨噬细胞和单核细胞是脾脏中感染ASFV的主要细胞类型。ASFV感染造成巨噬细胞大量死亡,一种罕见的单核细胞亚群成为了病毒感染的主要群体,对该群单核细胞进行谱系分析表明,它们是由骨髓紧急运输而来的未成熟单核细胞,该群细胞均未表达或低表达单核细胞的标记分子CD14。对该靶细胞分析发现,细胞凋亡、干扰素反应和抗原呈递能力在这些单核细胞中被显著抑制,这有利于ASFV在猪体内的感染延长。由于该群未成熟的细胞不表达经典的单核细胞标志分子CD14,因此,到目前为止,未成熟单核细胞作为ASFV重要靶细胞还未被发现,也没有报道。 另外,ASFV感染细胞及旁观者细胞中MHC II类基因在整个ASFV感染过程中均显著下调表达,进而为揭示ASFV抑制抗原递呈的机制和中和抗体无法产生的原因提供了重要基础。

      该研究系统阐明了ASFV感染的细胞嗜性、病毒复制和感染动态,以及激发免疫反应的特征(图1),为ASFV感染路径的鉴定和感染致病机制的阐明提供了重要数据。

图1 ASFV感染过程中细胞类型和丰度、分子特征,以及脾脏中ASFV的细胞嗜性变化示意图

      郑海学教授为本文通讯作者,朱紫祥教授、毛箬青博士和刘保红博士为本文共同第一作者。该研究得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、国家生猪产业体系、甘肃省科技重大专项等项目资助。(文章链接:https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2312150121

郑海学教授简介:

      郑海学,男,1979年4月生,中共党员,博士,研究员,博士生导师,现任中国农业科学院兰州兽医研究所所长、维多利亚vic003(中国)有限公司院长。主要从事口蹄疫、非洲猪瘟等重大病的基础理论和防控技术研究,近5年,主持国家和省部级项目课题10项;以通讯作者在PNAS、Cell Reports、PLoS Pathog、J Cell Biol、mBio、Autophagy、J Virol、J Immunol、J Biol Chem等期刊发表SCI论文100余篇;获疫苗类新兽药注册证书6项,其中国家一类1项,诊断类新兽药证书1项;获授权发明专利100余件。实现了国际首例反向遗传技术设计构建的口蹄疫疫苗产业化,创制国际首例猪用重组口蹄疫O和A二价疫苗(一类新兽药),应用全国,是我国防控口蹄疫的主导产品,有力保障了我国猪牛羊产业健康发展。先后获何梁何利基金科学与技术进步奖(2023)、全国创新争先奖(2020)、国家科学技术进步二等奖(2016)、甘肃省技术发明一等奖(2022)、甘肃省专利一等奖(2016)、求是杰出青年成果转化奖(2016)、甘肃省工业新产品一等奖(2018、2019)、甘肃省青年科技奖(2018)、甘肃省科技进步一等奖(2015)等国家和省部级奖10项。

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