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为探究Plasmodium relictum SGS1 和Haemoproteus tartakovskyi SISKIN1 的 18S rRNA 基因变体在鸟宿主和双翅目媒介中的表达情况，立陶宛自然研究中心等机构研究人员开展相关研究，发现其存在差异表达等结果，对寄生虫研究意义重大，推荐一读！
在神秘的微观世界里，寄生虫与宿主之间的故事一直是科学家们热衷探索的领域。疟原虫（Plasmodium）和血变原虫（Haemoproteus）等寄生虫，它们的生活史复杂，穿梭于脊椎动物宿主和双翅目昆虫媒介之间，其中 18S 核糖体 RNA（rRNA）基因在这个过程中扮演着重要角色。
在哺乳动物疟原虫的研究中，科学家们发现，大多数疟原虫都有独特的 18S rRNA 基因拷贝，而且这些拷贝在脊椎动物宿主和蚊子媒介中的表达各不相同。就像不同的演员在不同的舞台上表演，A - 型核糖体 DNA（rDNA）单位在脊椎动物宿主的 “舞台” 上，为 “无性阶段” 的表演提供支持；而 S - 型单位则在蚊子媒介的 “舞台” 上，助力子孢子的 “演出”。此外，还有 O - 型和 D - 型等不同类型的 18S rRNA 在特定阶段发挥作用。不仅如此，温度和葡萄糖浓度等因素就像是舞台上的导演，能够调控这些基因拷贝的表达。
然而，当目光转向鸟类疟原虫时，情况变得有些扑朔迷离。虽然之前的研究发现鸟类血孢子虫寄生虫也存在不同的 18S rRNA 基因拷贝，比如Plasmodium relictum SGS1 和Haemoproteus tartakovskyi SISKIN1，但这些基因拷贝在鸟类宿主和双翅目媒介中的表达模式却无人知晓。这就好比我们知道了舞台上有不同的演员，却不知道他们在不同场景下是如何表演的。这种未知，激发了科学家们强烈的好奇心，他们决心揭开这个谜团。
为了回答这些问题，来自立陶宛自然研究中心等机构的研究人员，在《Parasites & Vectors》期刊上发表了题为 “Differential expression of 18S ribosomal RNA gene variants in bird hosts and dipteran vectors of Plasmodium relictum SGS1 and Haemoproteus tartakovskyi SISKIN1” 的论文。研究人员通过一系列实验，得出了重要结论：Plasmodium relictum SGS1 和Haemoproteus tartakovskyi SISKIN1 这两种寄生虫的不同 18S rRNA 基因变体在鸟类宿主和双翅目媒介中存在差异表达；并且，首次通过染色原位杂交（CISH）技术，直观地观察到了鸟类血孢子虫寄生虫在媒介组织切片中的情况，还意外发现了H. tartakovskyi SISKIN1 感染的蠓中卵囊存在肠外发育现象。这些发现不仅填补了鸟类血孢子虫寄生虫研究的空白，也为后续深入研究寄生虫与宿主、媒介之间的关系提供了重要线索，就像为黑暗中的探索点亮了一盏明灯。
研究人员为了开展这项研究，运用了几个关键技术方法。首先是实时定量聚合酶链反应（qPCR）技术，它就像一个灵敏的 “探测器”，能够精确检测寄生虫 18S rRNA 基因变体在不同样本中的表达量。其次是染色原位杂交（CISH）技术，这一技术可以看作是微观世界的 “摄影师”，为研究人员拍摄寄生虫在组织切片中的 “照片”，帮助他们直观地观察寄生虫的分布和发育情况。此外，研究人员还对鸟类和双翅目昆虫进行了实验感染，通过精心设计的实验流程，让寄生虫在宿主和媒介中生长发育，以便研究人员采集样本进行后续分析。
下面我们来详细看看研究结果。
RNA 提取从鸟类血液和昆虫身体
研究人员从感染的Culex quinquefasciatus蚊子、Culicoides nubeculosus蠓以及鸟类血液中提取总 RNA，并将其转化为 cDNA。结果发现，不同样本提取的 cDNA 含量有所不同，这为后续研究奠定了基础。就像收集了不同数量的 “原材料”，为后续的 “分析工厂” 提供了工作的基础。
PCRs 检测寄生虫和实时定量 PCRs
- Plasmodium relictum SGS1：对P. relictum SGS1 实验样本进行 qPCR 检测时，标准 PCR 在部分蚊子样本和鸟类样本的 cDNA 中检测到了寄生虫 rRNA。直接测序 PCR 产物发现，在蚊子中 18S 变体 1 占主导，而在鸟类血液中 18S 变体 2 占主导。但 TaqMan qPCR 检测时，仅能检测到 18S 变体 2 的表达。于是，研究人员又采用染料法 qPCR，这种方法成功检测到了蚊子中两种变体的表达，并且发现蚊子中 18S 变体 1 的表达水平略高于变体 2，而在鸟类血液中则相反，18S 变体 2 的表达明显更强。这一系列检测就像是在不同的 “放大镜” 下观察寄生虫基因表达，每个 “放大镜” 都揭示了一些独特的信息。
- Haemoproteus tartakovskyi SISKIN1：在H. tartakovskyi SISKIN1 实验中，标准 PCR 在大部分感染的蠓和鸟类样本中检测到了 18S rRNA。直接测序和 qPCR 结果表明，鸟类血液中仅表达 18S 变体 1，而在蠓中 18S 变体 1 和 2 同时表达，且变体 1 的表达水平更高，不过并未检测到第三种变体的表达。这一结果就像是发现了寄生虫在不同 “环境” 下的独特 “表达密码”。
染色原位杂交
- Plasmodium relictum SGS1：对感染P. relictum SGS1 的蚊子进行 CISH 检测，仅在两只 10 dpi 的蚊子中发现了寄生虫。这些蚊子的中肠上皮有多个卵囊，且能被两种 18S 变体特异性探针染色，但 16 dpi 的蚊子唾液腺中未观察到子孢子。对感染的鸟类进行检测时，发现寄生虫血液阶段能被 SGS1 - Pr2 探针染色，这与 qPCR 结果基本相符。CISH 检测就像是给寄生虫在蚊子和鸟类体内的分布和发育情况拍了特写照片，让研究人员能够直观地看到它们的踪迹。
- Haemoproteus tartakovskyi SISKIN1：对感染H. tartakovskyi SISKIN1 的蠓进行 CISH 检测，在部分样本中发现了寄生虫。子孢子和卵囊能被针对变体 1 和 2 的探针染色，令人惊讶的是，针对变体 3 的探针也能给部分卵囊染色，尽管 qPCR 未检测到变体 3 的表达。此外，还发现卵囊不仅存在于中肠上皮，还出现在腹部腹侧表皮或其附近。对感染鸟类的检测结果与 qPCR 一致，仅变体 1 和 2 对应的探针能给血液阶段的寄生虫染色。这一发现就像在寄生虫的 “生活地图” 上发现了新的 “领地”，拓展了人们对寄生虫发育的认知。
在研究结论和讨论部分，研究人员确认了P. relictum SGS1 和H. tartakovskyi SISKIN1 的 18S rRNA 基因变体在鸟类宿主和双翅目媒介中存在差异表达，这与之前哺乳动物疟原虫的研究结果相呼应，表明这种差异表达在不同类群的疟原虫中具有普遍性。对于P. relictum SGS1 实验中蚊子感染率低的问题，研究人员推测可能与选择的蚊子种类有关，因为Culex quinquefasciatus并非P. relictum SGS1 的最佳传播媒介。而对于H. tartakovskyi SISKIN1 实验中一些意外发现，如变体 3 在 CISH 检测中的异常染色以及卵囊的肠外发育现象，为后续研究提供了新的方向。此外，研究人员还探讨了鸟类血孢子虫寄生虫转录组学研究的现状和前景，指出目前研究面临的挑战以及未来需要开展的工作。
这项研究意义重大。它首次揭示了鸟类血孢子虫寄生虫 18S rRNA 基因变体的差异表达模式，为进一步研究寄生虫与宿主、媒介之间的相互作用提供了关键信息。同时，CISH 检测发现的卵囊肠外发育现象，也为寄生虫发育生物学的研究开辟了新的领域。就像打开了一扇通往微观寄生虫世界的新大门，让我们对寄生虫的奥秘有了更深入的了解，也为未来预防和控制寄生虫病提供了潜在的靶点和思路。
