家蝇血细胞异质性解析：基于形态学与单细胞转录组学的免疫功能表征

本研究针对昆虫血细胞分类标准缺失的问题，通过整合形态学观察与单细胞RNA测序（scRNA-seq）技术，首次系统鉴定家蝇幼虫5类血细胞（GR/SP/PL/PR/OE），揭示其吞噬、凝集素分泌、抗菌肽（AMPs）表达等差异化免疫功能，为昆虫先天免疫机制研究提供新范式。

　　

在充满病原体的垃圾堆和动物尸体上，家蝇（Musca domestica）却能安然生存——这种令人惊异的免疫力背后，隐藏着昆虫血细胞的复杂防御机制。然而，由于血细胞形态和功能的物种差异性，科学界长期缺乏统一的分类标准，严重阻碍了对非模式生物免疫系统的深入理解。更棘手的是，传统研究多依赖模式生物果蝇，但其血细胞类型（如特有的晶体细胞）与其他昆虫存在显著差异，使得家蝇等重要病媒昆虫的免疫研究陷入"盲区"。

河北大学的研究团队在《Insect Biochemistry and Molecular Biology》发表突破性成果，首次通过"形态学+单细胞转录组"双维度解析家蝇幼虫血细胞图谱。研究采用Wright-Giemsa复合染色、扫描电镜(SEM)和10x Genomics单细胞测序技术，对正常培养和细菌刺激后的幼虫血细胞进行分析。

【Morphologic classification of M. domestica hemocytes】

通过多模态成像技术，团队将家蝇幼虫血细胞分为5类：直径10-20μm的粒细胞(GR)含大量胞质颗粒；球形细胞(SP)具有独特透明球状内含物；浆细胞(PL)呈现多形态伪足；前血细胞(PR)保持干细胞样小体积；类绛色细胞(OE)富含酚氧化酶(PO)前体。

【关键发现】

单细胞转录组数据揭示：GR高表达吞噬相关基因（如整合素β₂），SP特异性产生C型凝集素，PL同时参与抗菌肽(AMPs)合成和结节形成（上调cecropin基因20倍），PR维持干细胞标志物(如Notch通路基因)表达，OE专司黑化反应（PO活性达其他细胞8倍）。研究还鉴定出各亚型标记基因如SP的MdLEC-5，为后续功能研究提供分子标签。

这项研究构建了双翅目昆虫最完整的血细胞功能图谱，其创新性体现在三方面：首先，确立家蝇作为研究昆虫免疫异质性的新模型；其次，发现SP细胞通过凝集素介导的新型病原体识别机制；最后，提出PR→PL→GR的潜在分化轨迹。这些发现不仅为害虫生物防治提供新靶点（如干扰黑化通路），其单细胞研究方法更可推广至其他医学昆虫研究。正如作者指出："家蝇血细胞的'分工协作'模式，或为开发广谱昆虫病原体抑制剂提供灵感。"论文中披露的MdAMP-1等新型抗菌分子，已进入抗耐药菌药物筛选名单。