流感病毒是一種重要的人獸共患性病原體。據(jù)世界衛(wèi)生組織統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，全球每年約有10億人感染流感病毒，導(dǎo)致約300-500萬(wàn)重癥病例，25-50萬(wàn)死亡病例。同時(shí)，近年來(lái)H5亞型高致病性禽流感的全球流行給養(yǎng)禽業(yè)帶來(lái)毀滅性的打擊，造成數(shù)以?xún)|計(jì)的家禽和野生鳥(niǎo)類(lèi)死亡。值得注意的是，家鴨雖然對(duì)流感病毒易感，但多數(shù)為無(wú)癥狀帶毒，不易出現(xiàn)臨床癥狀。研究表明，家鴨對(duì)流感病毒具有較強(qiáng)的適應(yīng)性免疫，但是其機(jī)制尚不清楚，而主要組織相容性復(fù)合體 (Major histocompatibility complex, MHC) 是機(jī)體適應(yīng)性免疫的重要組成部分。因此構(gòu)建家鴨完整MHC基因圖譜、深度挖掘與適應(yīng)性免疫相關(guān)的基因，是解析家鴨對(duì)流感病毒適應(yīng)性免疫機(jī)制的重要途徑。
中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)生物學(xué)院黃銀花教授長(zhǎng)期致力于家禽基因組及抗流感病毒機(jī)制研究，此次與動(dòng)物醫(yī)學(xué)院孫洪磊教授合作，在國(guó)際上首次繪制出家鴨MHC基因圖譜，并對(duì)MHC區(qū)域基因家族進(jìn)行深入分析，證實(shí)了鴨適應(yīng)性免疫相關(guān)基因有助于鴨抗流感病毒的假說(shuō)，有望為科學(xué)防控流感病毒提供新策略和新思路。該研究論文2024年1月21日在線(xiàn)發(fā)表在國(guó)際著名生物學(xué)雜志《BMC生物學(xué)》（BMC biology）。為克服MHC區(qū)域基因密度大、多態(tài)性高, 常規(guī)的 BAC 測(cè)序和全基因組組裝測(cè)序均難于獲得該區(qū)域基因組序列圖譜等卡點(diǎn)，研究團(tuán)隊(duì)運(yùn)用三代單分子和二代測(cè)序數(shù)據(jù), 結(jié)合光學(xué)圖譜和高通量染色體構(gòu)象捕獲技術(shù)的輔助組裝方法，成功構(gòu)建包含 40 條染色體的北京鴨參考基因組序列 (SKLA1.0)，并注釋了 17896 個(gè)編碼基因和66217 條轉(zhuǎn)錄本。與國(guó)際上現(xiàn)有4個(gè)北京鴨基因組、模式生物雞和斑胸草雀高質(zhì)量基因組相比，SKLA1.0 具有更高的連續(xù)性（比北京鴨基因組提高近6倍）, 且基因組序列和注釋基因集更為完整。更重要的是，該研究基于高質(zhì)量的北京鴨參考基因組序列SKLA1.0, 在國(guó)際上首次構(gòu)建了鴨MHC 區(qū)域完整的基因組序列圖譜和基因圖譜，發(fā)現(xiàn)鴨的MHC保留原始兩棲動(dòng)物該區(qū)域的核心基因框架，但是顯著擴(kuò)增MHCI和MHCII類(lèi)分子、自然殺傷細(xì)胞受體以及嗜乳脂蛋白基因。研究人員進(jìn)一步分析鴨MHC基因家族功能，揭示鴨抗禽流感病毒的適應(yīng)性免疫機(jī)制，包括：多樣化的MHC分子通過(guò)廣泛高效識(shí)別病原和激活機(jī)體適應(yīng)性免疫，提升鴨對(duì)不同病原的免疫監(jiān)視能力；多樣化的抑制性NK細(xì)胞受體和乳脂球蛋白可有效調(diào)節(jié)適應(yīng)性免疫反應(yīng)強(qiáng)度，避免炎癥風(fēng)暴的發(fā)生；大量MHCII伴侶分子DMB假基因降低了鴨抗原遞呈效率，限制了機(jī)體對(duì)禽流感病毒或疫苗產(chǎn)生抗體的能力，這既可解釋鴨具有更強(qiáng)的抗禽流感能力的重要原因，也為水禽禽流感疫苗改進(jìn)提供了新的思路。在此之前，黃銀花教授團(tuán)隊(duì)繪制了國(guó)際上首張家鴨遺傳連鎖圖譜和物理圖譜（Genetics），構(gòu)建了全球首個(gè)禽流感病毒天然宿主—鴨的全基因組序列精細(xì)圖譜、結(jié)構(gòu)變異圖譜、基因圖譜和禽流感病毒感染鴨肺轉(zhuǎn)錄組圖譜（Nature Genetics封面文章），系統(tǒng)闡明了重要抗禽流感病毒免疫基因OAS功能分化和抗病分子調(diào)控機(jī)制(Science China Life Sciences, Frontiers in Immunology, BMC Evolutionary and Biology)。這是該團(tuán)隊(duì)在家禽基因組和抗病免疫領(lǐng)域取得的又一項(xiàng)重要研究成果，為深度解析水禽抗禽流感適應(yīng)性免疫機(jī)制和研發(fā)水禽專(zhuān)用高效禽流感疫苗指明了方向。中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)生物學(xué)院黃銀花教授和動(dòng)物獸醫(yī)學(xué)院孫洪磊教授為該研究論文的共同通訊作者，生物學(xué)院已畢業(yè)博士研究生胡加祥、宋林霏和寧夢(mèng)菲以及在讀博士生牛心語(yǔ)為共同第一作者。中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物醫(yī)學(xué)院劉金華教授和蒲娟教授、江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院李慧芳研究員和揚(yáng)州大學(xué)龔道清教授參與了本項(xiàng)研究工作。西北工業(yè)大學(xué)王文教授、中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)趙要風(fēng)教授和華中農(nóng)業(yè)大學(xué)周紅波教授給本項(xiàng)目研究提供了寶貴的建議。該研究得到現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系項(xiàng)目(CARS-42)和國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目(32172716)的經(jīng)費(fèi)資助。
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