整合转录组与代谢组分析揭示文昌鸡对致瘤性马立克氏病病毒的宿主应答机制

《Veterinary Research》：Integrated transcriptomic and metabolomic analysis identifies host response mechanisms to oncogenic Marek’s disease virus in Wenchang chickens

本研究针对马立克氏病(MD)致瘤机制不清的问题，通过RNA测序和非靶向代谢组学技术，系统分析了MDV感染文昌鸡心脏组织的转录组和代谢组变化。研究发现5136个差异表达基因和433个差异代谢物，揭示宿主通过抑制细胞代谢增强免疫应答以抵抗病毒感染和肿瘤进展，其中L-色氨酸代谢通路中的KYNU、KMO等基因与L-犬尿氨酸的相互作用最为显著。该研究为解析MDV宿主互作提供了多组学视角，对家禽抗病育种具有重要意义。

　　

在养鸡场里，有一种让养殖户头疼不已的疾病——马立克氏病(Marek's disease, MD)，这种由马立克氏病病毒(MDV)引起的传染病每年给全球家禽业造成约20亿美元的经济损失。更令人担忧的是，随着病毒不断进化，MDV的毒力从温和毒株(m)逐渐增强到超强毒株(vv+)，甚至能导致鸡群出现神经炎症、内脏淋巴瘤等严重症状。虽然科学家们通过基因组学研究在鸡的1、5、7等多条染色体上找到了与MD抗性相关的位点，但宿主如何应对MDV感染和肿瘤形成的具体分子机制，仍像一团迷雾。

为了揭开这层迷雾，徐向东团队将目光投向了中国地方品种——文昌鸡。研究人员别出心裁地采用自然感染模型，在70日龄时选取出现典型MD症状的个体与健康个体进行对比，就像侦探在案发现场寻找蛛丝马迹般，他们通过RNA测序(RNA-seq)和非靶向代谢组学技术，对心脏组织进行了全方位扫描。

研究团队首先通过ELISA和PCR技术确认感染组鸡只确实感染了MDV，而排除了禽白血病病毒(ALV)的干扰。在获得高质量测序数据后，他们发现MDV感染引发了宿主基因表达的"海啸"——共有5136个基因发生显著变化，其中2470个基因上调，2666个基因下调。这些差异表达基因(DEGs)就像一支训练有素的军队，上调基因主要负责免疫防御，显著富集在Toll样受体信号通路、NOD样受体信号通路等免疫相关途径；而下调基因则主要参与氧化磷酸化、柠檬酸循环(TCA循环)等代谢过程，仿佛宿主主动降低了基础代谢水平来集中力量对抗病毒。

在代谢层面，研究人员通过液相色谱-质谱联用(LC-MS)技术检测到433个差异表达代谢物(DEMs)，其中L-犬尿氨酸的变化尤为引人注目。当他们将基因和代谢物数据整合分析时，一幅精彩的分子互动图景呈现眼前——L-犬尿氨酸与KYNU、KMO、KYAT3、AADAT等基因形成了密切的调控网络。这些基因编码的酶类正是犬尿氨酸通路的关键参与者，而该通路在免疫调节和肿瘤发生中扮演着重要角色。

关键技术方法包括：基于自然感染MDV的文昌鸡模型建立感染组与对照组；通过RNA-seq进行全转录组测序和差异表达基因分析；利用LC-MS非靶向代谢组学检测差异代谢物；采用多变量统计模型(PCA、PLS-DA、OPLS-DA)进行组学数据区分；通过KEGG通路富集分析揭示生物学功能；整合转录组与代谢组数据进行Pearson相关性分析。

转录组分析结果显示，感染组与未感染组之间存在显著的转录模式差异。通过火山图可视化显示2470个上调基因和2666个下调基因，KEGG富集分析表明上调基因主要富集于免疫相关通路，而下调基因主要参与代谢过程。qRT-PCR验证证实了RNA-seq数据的可靠性。

代谢组分析结果通过OPLS-DA得分图显示感染组与未感染组代谢物明显分离，共鉴定出433个差异代谢物。虽然KEGG通路富集仅显示咖啡因代谢通路接近显著性，但L-犬尿氨酸等关键代谢物的变化具有重要生物学意义。

综合分析结果显示基因与代谢物之间存在显著相关性。通过热图和网络图展示top50基因与代谢物的相互作用，酶-代谢物对应关系分析揭示L-犬尿氨酸与KYNU、KMO等酶的调控关系最为典型。

这项发表于《Veterinary Research》的研究首次从多组学角度揭示了文昌鸡应对MDV感染的分子机制，提出了"代谢重编程与免疫应答平衡"的新假说。就像聪明的指挥官在战场上采取"舍车保帅"的策略，宿主通过下调代谢相关基因表达，将更多资源分配给免疫系统，从而有效抵抗病毒感染和肿瘤进展。特别是L-犬尿氨酸代谢通路的发现，为开发新的MD防控策略提供了潜在靶点。该研究不仅为家禽抗病育种提供了重要理论依据，也为理解病毒-宿主互作提供了新的视角。