解析寄生线虫组织功能：从解剖结构到宿主互作的新视野

《TRENDS IN Parasitology》：Resolving tissue and cellular functions of parasitic nematodes

本文针对寄生线虫组织功能研究的空白，提出通过整合现代成像技术（如三维电子显微镜、空间转录组学）、单细胞测序、代谢模型及体外培养系统，系统性解析线虫在宿主内的发育适应性。研究强调需超越Caenorhabditis elegans模型，直接探索寄生物种特有的器官（如bacillary band、stichosome）功能，以揭示宿主-寄生虫互作机制，为抗寄生虫药物和疫苗开发提供新靶点。

　　

寄生线虫是全球范围内影响人类和动物健康的重要病原体，但其生理学和组织功能的认知仍存在巨大空白。传统研究过度依赖自由生活线虫Caenorhabditis elegans作为模型，然而寄生物种在进化中形成了独特的适应性结构（如鞭虫的bacillary band和stichosome），这些结构在宿主定植和免疫调节中发挥关键作用，却无法通过C. elegans直接模拟。此外，现有解剖学数据多基于数十年前的形态学研究，技术局限导致组织功能的时空动态信息缺失，阻碍了靶向疗法的开发。

为突破这一瓶颈，研究人员提出通过多学科整合策略，系统性解析寄生线虫的组织功能。关键技术包括：（1）利用现代成像技术（如三维电子显微镜、光片荧光显微镜）重构寄生虫在宿主内的空间结构；（2）应用单细胞/单核RNA测序（scRNA-seq）和空间转录组学定位基因表达；（3）构建基因组尺度代谢模型（GENREs）预测组织特异性代谢网络；（4）开发体外共培养系统（如类器官模型）模拟宿主-寄生虫互作。研究样本主要来源于实验室感染模型（如Brugia malayi感染jirds、Trichuris muris感染小鼠）及少数从自然宿主获取的寄生虫材料。

寄生线虫的解剖多样性：未完成的拼图

早期形态学研究依赖光学显微镜和手绘图纸，虽奠定了分类学基础，但缺乏整体性和分辨率。现代成像技术揭示，线虫的排泄-分泌（ES）系统在物种间形态差异显著：Clade V线虫（如C. elegans）具有“H”形导管细胞，而Clade I鞭虫（如Trichuris spp.）则缺乏典型ES结构，代之以bacillary band和stichocyte的分泌功能。例如，通过三维重构发现，鞭虫的cuticular inflations仅在宿主上皮内发育阶段形成，暗示宿主微环境对形态建成的诱导作用。

从结构到功能：多技术融合的探索路径

单细胞转录组学在Ancylostoma ceylanicum和Ascaris suum中揭示了肠道细胞的异质性，提示寄生物种消化系统的特化。空间转录组学在Brugia malayi雌虫中定位了抗寄生虫靶点基因的表达区域，如排泄孔周围的神经调节蛋白。代谢模型分析显示，鞭虫T. muris依赖宿主微生物群提供的代谢物（如短链脂肪酸）完成发育，而Brugia malayi与Wolbachia内共生体的代谢互作是其生存的关键。

体外模型：重建宿主微环境的挑战

类器官共培养系统初步模拟了寄生虫的入侵过程：鞭虫T. muris L1幼虫可穿透小鼠肠道类器官上皮并形成syncytial tunnel，甚至发育至L3阶段。然而，系统仍无法完全复制宿主的物理化学条件（如氧分压、机械压力），导致发育停滞。优化培养策略需结合代谢模型预测的关键营养素（如葡萄糖、血红素）和宿主免疫因子。

功能验证：基因工具与干预策略

CRISPR/Cas9和转基因技术在Strongyloides spp.中的成功应用，为其他寄生线虫的功能研究提供范本。例如，通过荧光报告基因标记ES细胞，可实时观察分泌活动在免疫逃避中的作用。此外，利用抑制剂阻断特定代谢通路（如PAN/Apple家族蛋白的功能）可验证其在线虫入侵中的必要性。

本研究通过整合前沿技术，首次构建了寄生线虫组织功能的动态图谱，强调物种特异性适应机制的重要性。未来需建立集中数据库（如WormBase ParaSite）存储多组学数据，并推动基因编辑工具在更多寄生虫中的普及。这一框架不仅有望发现新型抗寄生虫靶点（如ES系统分泌的免疫调节因子），还将深化对宿主-寄生虫共进化机制的理解，为精准防控提供理论基石。