《Scientific Data》:Transcriptome of Taenia solium during in vitro cyst activation and initial growth into the tapeworm stage
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為探究豬帶絳蟲(Taenia solium)囊在人體消化道激活及發育為成蟲的機制,研究人員對體外培養激活的囊在三個形態階段進行 RNA-Seq。獲轉錄組數據,可探索差異基因及相關生物過程,為揭示寄生蟲成熟調控基因及傳播要素提供依據。
豬帶絳蟲(
Taenia solium)是一種嚴重危害人類健康的寄生蟲,其引發的神經囊尾蚴。╪eurocysticercosis)和絳蟲。╰aeniasis)在衛生條件較差的地區廣泛流行。據世界衛生組織(WHO)數據,神經囊尾蚴病可導致約 70% 的地方性癲癇病例,全球每年因該病損失 280 萬傷殘調整生命年(DALYs)。豬帶絳蟲的生活史復雜,幼蟲(囊尾蚴)在豬等中間宿主體內發育,成蟲則僅在人體腸道內寄生,其釋放的蟲卵可通過污染食物或水源傳播。然而,關于豬帶絳蟲囊尾蚴在人體消化道中如何激活并發育為成蟲的分子機制,長期以來知之甚少,這嚴重制約了針對性防治策略的開發。
為填補這一研究空白,秘魯卡耶塔諾?埃雷迪亞大學(Universidad Peruana Cayetano Heredia)的研究人員開展了一項關鍵研究。他們從自然感染的豬肌肉中提取新鮮豬帶絳蟲囊尾蚴,通過添加;悄懰幔╰aurocholic acid, TA)模擬人體腸道環境,誘導囊尾蚴激活。研究選取囊尾蚴頭節外翻前后的三個關鍵形態階段(PRE、EV、POST),進行高通量 RNA 測序(RNA-Seq),構建了首個聚焦豬帶絳蟲囊激活及向絳蟲階段發育的轉錄組數據集。該研究成果發表在《Scientific Data》,為解析豬帶絳蟲早期發育的分子機制提供了重要資源。
研究主要采用以下技術方法:首先,通過無菌操作從豬肌肉中分離囊尾蚴,經運輸緩沖液清洗后,分為非培養組(NC)和培養組。培養組在含 TA 或不含 TA 的 RPMI 1640 培養基中培養,分別于 6 小時(PRE)、24-48 小時(EV)、120 小時(POST)取樣。隨后,提取各樣本 RNA,構建 cDNA 文庫并進行 Illumina 高通量測序。數據經質量控制(FastQC)、比對(Rsubread)、基因定量(GenomicFeatures)及差異表達分析(DESeq2),結合功能注釋(blast2GO、InterProScan)和生物信息學分析,揭示不同發育階段的基因表達特征。
研究結果
轉錄組數據特征與樣本分組驗證
主成分分析(PCA)顯示,樣本主要按發育階段(PRE、EV、POST)和 TA 處理分組聚類,前兩個主成分解釋 73.35% 的總變異。層次聚類分析進一步表明,非培養組(NC)與 PRE 組基因表達相似,而 EV 和 POST 組與前兩組差異顯著,提示 TA 處理和發育階段是影響基因表達的關鍵因素。測序數據顯示,每個樣本平均獲得 1589 萬條映射 reads,98.47% 的 reads 唯一映射至豬帶絳蟲參考基因組,表明數據質量可靠。
功能注釋與基因表達動態
通過 blast2GO 對豬帶絳蟲基因組進行功能注釋,新增 3317 個基因的注釋信息,使具有基因本體(GO)注釋的基因比例從 49.5% 提升至 76.1%。差異表達基因分析顯示,TA 處理顯著誘導頭節外翻相關基因表達,如參與細胞增殖和分化的基因。在 POST 階段,與體節(proglottids)形成和生殖相關的基因表達上調,提示絳蟲成熟的分子程序啟動;蚋患治鼋沂,磷脂代謝、信號轉導和能量代謝通路在囊激活和發育過程中起關鍵作用。
數據可重復性與生物學意義
技術驗證顯示,實驗過程嚴格遵循無菌操作,RNA 純度(A260/A280=1.8-2.0)和完整性良好,文庫片段大小符合預期。生物學重復的一致性表明,轉錄組數據可可靠反映不同發育階段的基因表達模式。該數據集為研究豬帶絳蟲從囊尾蚴向成蟲轉化的分子事件提供了全面的資源,可用于挖掘調控頭節外翻(evagination)、體節形成(strobilation)等關鍵過程的基因及通路。
研究結論與意義
本研究首次系統解析了豬帶絳蟲囊尾蚴體外激活及早期發育的轉錄組動態,鑒定了與頭節外翻、細胞增殖和絳蟲成熟相關的關鍵基因和生物過程。研究結果不僅填補了豬帶絳蟲發育生物學的知識空白,還為開發抗寄生蟲藥物和疫苗提供了潛在靶點,例如調控磷脂代謝或信號轉導通路的基因。此外,該研究建立的體外培養模型為后續深入研究豬帶絳蟲與宿主互作機制奠定了基礎,有助于推動針對神經囊尾蚴病和絳蟲病的防控策略創新。通過整合多組學數據,未來研究可進一步揭示豬帶絳蟲適應人體腸道環境的分子機制,為全球消除這一被忽視的熱帶病提供科學依據。