《Nature Communications》：Non-parasite genome encoded virus-like RNAs reprogram the pathogenicity of human blood flukes
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本研究针对血吸虫病治疗药物单一、耐药性风险高等问题，系统开展了非寄生虫基因组编码RNA(ngRNA)在日本血吸虫(S.japonicum)致病性调控中的作用研究。研究人员通过宏转录组学、单细胞RNA测序等技术，首次发现4种ngRNA通过编码RNA依赖性RNA聚合酶(RdRp)调控血吸虫卵巢发育和产卵过程，并证实靶向rp1 ngRNA可显著降低宿主体内虫荷和病理损伤。该研究为抗血吸虫病药物研发提供了全新靶点，发表于《Nature Communications》。
血吸虫病作为一种全球性分布的人畜共患病，长期以来严重威胁着人类健康。目前该病的治疗主要依赖吡喹酮这一单一药物，但长期使用带来的耐药性风险日益凸显，迫切需要开发新的治疗策略。近年来研究表明，某些单细胞原生动物寄生虫（如阴道毛滴虫、蓝氏贾第鞭毛虫等）携带的病毒或病毒样RNA片段能够显著影响病原体致病性和宿主免疫应答，这为寄生虫病防控提供了新思路。然而，在多细胞寄生虫中，特别是对人类健康造成重大威胁的血吸虫，是否存在类似的非寄生虫基因组编码的功能性RNA分子，以及它们如何调控寄生虫生物学特性，仍是未知领域。
近日，发表在《Nature Communications》上的一项突破性研究，由同济大学医学院附属上海市第十人民医院感染性疾病与疫苗研究所的程国锋团队主导，首次在日本血吸虫(Schistosoma japonicum)中发现了四种非寄生虫基因组编码的病毒样RNA(non-parasite genome encoded RNAs, ngRNAs)，并系统阐明了这些ngRNAs通过编码RNA依赖性RNA聚合酶(RNA-dependent RNA polymerase, RdRp)重编程血吸虫致病性的新机制。
研究人员首先通过宏转录组学(metatranscriptomics)分析不同发育阶段血吸虫的RNA文库，在去除宿主和寄生虫基因组匹配序列后，成功鉴定出四个与病毒相关的contig序列。通过cDNA末端快速扩增(rapid amplification of cDNA ends, RACE)技术获得全长序列，发现两个长contig(rp1/2)编码与布尼亚病毒纲(Bunyaviricetes)RdRp高度相似的蛋白，两个短contig(np1/2)则编码斑蝠病毒科(Phenuiviridae)的核衣壳蛋白。这些RNA不存在于血吸虫基因组中，因此被命名为ngRNAs。
为了解析ngRNAs的生物学功能，研究团队运用整装原位杂交(whole-mount in situ hybridization)和单细胞RNA测序(single-cell RNA sequencing, scRNA-seq)技术，发现ngRNAs特异性富集于血吸虫生殖器官（卵巢和精巢）的生殖细胞中。功能研究表明，通过RNA干扰(RNA interference, RNAi)技术敲低ngRNAs表达，会导致血吸虫卵母细胞发育异常、产卵量显著下降及虫卵活力降低。进一步机制探索发现，rp1编码的RdRp不仅能够合成ngRNAs的互补链，还通过与血吸虫核糖体蛋白LP1、Lin-10家族蛋白等宿主因子相互作用，调控与产卵相关的关键基因（如酪氨酸酶tyrosinase）表达。
尤为重要的是，研究团队在动物模型中验证了靶向ngRNAs的治疗潜力。感染血吸虫的小鼠经尾静脉注射rp1 siRNA后，肝脏虫荷和虫卵沉积显著减少，病理损伤明显减轻。此外，在真涡虫(Dugesia japonica)中也发现了类似的RdRp ngRNA，证明这类RNA在扁形动物中的功能保守性。
本研究主要采用了以下关键技术方法：通过宏转录组学分析鉴定寄生虫相关RNA；利用单细胞RNA测序解析RNA的细胞定位；通过RNA干扰进行功能缺失研究；采用酵母双杂交筛选相互作用蛋白；在细胞模型和动物模型中验证靶点功能。研究样本包括从感染兔和小鼠体内获取的日本血吸虫，以及采集自国内博山泉的真涡虫。
ngRNAs在日本血吸虫中的鉴定
研究人员对感染16、22、28天的血吸虫进行宏转录组学分析，去除宿主和寄生虫基因组匹配序列后，组装获得8355、7246、7069个contig。BLASTx分析显示主要序列与四个contig相关，经RACE技术获得全长序列，命名为rp1/2和np1/2。系统发育分析表明它们属于斑蝠病毒科，与Trichobi phenuili病毒亲缘关系最近。
ngRNAs富集于血吸虫生殖器官
表达谱分析显示ngRNAs在虫卵和成虫中含量最高。原位杂交和单细胞RNA测序证实ngRNAs特异性定位于生殖细胞，包括卵母细胞、精原细胞等生殖系细胞群体。
ngRNAs对卵巢发育和产卵至关重要
RNA干扰实验表明，敲低ngRNAs导致卵母细胞形态异常、产卵量减少和虫卵活力下降。分子对接研究发现抗病毒药物法匹拉韦(Favipiravir)可抑制RdRp活性，体外实验证实其能有效降低产卵量和虫卵活力。
ngRNAs编码蛋白与血吸虫蛋白互作调控产卵
EdU染色和Fast Blue BB染色显示，ngRNAs抑制后卵巢细胞增殖和卵黄腺形态异常。RNA-seq鉴定出56个（rp1抑制）和27个（np1抑制）下调基因，其中5个基因共同下调。酵母双杂交发现RdRp与核糖体蛋白LP1、Lin-10等互作，这些互作因子在生殖细胞中共表达。
RdRp参与互补ngRNAs的合成
链特异性RT-PCR证实RdRp能够合成ngRNAs的互补链。抑制rp1表达导致其他ngRNAs水平下降，双链RNA(dsRNA)检测显示RdRp在ngRNAs复制中起关键作用。
血吸虫中ngRNAs形成的物理特性
蔗糖密度梯度离心和电镜观察发现ngRNAs存在于微米级颗粒中，免疫电镜证实这些颗粒与ngRNAs相关。
靶向rp1 ngRNA降低感染动物产卵量和宿主病理损伤
小鼠体内实验表明，rp1 siRNA处理显著降低虫荷、肝脏虫卵沉积和肉芽肿形成，虫卵孵化率大幅下降。
RdRp ngRNA在真涡虫中维持虫体生存
在真涡虫中发现类似RdRp ngRNA，抑制其表达导致表皮完整性受损和虫体死亡率升高。
该研究首次系统揭示了非寄生虫基因组编码的病毒样RNA在多细胞寄生虫中的重要生物学功能。这些ngRNAs通过编码RdRp酶，在血吸虫生殖发育和致病性调控中发挥核心作用，不仅为理解寄生虫-宿主相互作用提供了新视角，也为抗血吸虫病药物研发提供了全新靶点。值得注意的是，类似ngRNAs在真涡虫中的保守存在，表明这类RNA分子可能在扁形动物中具有普适性的调控功能。
研究发现的ngRNAs缺乏传统病毒必需的糖蛋白编码序列，且以微米级颗粒形式存在，提示其可能代表一类新型的RNA遗传元件。尽管未能实现细胞系传代，但RdRp介导的ngRNAs复制机制及其与宿主因子的相互作用网络，为后续研究提供了重要方向。此外，寄生虫如何识别和调控这些外源RNA分子，以及它们是否参与寄生虫与宿主的免疫互作，都是值得深入探索的科学问题。
总之，这项研究开创性地揭示了ngRNAs作为血吸虫致病性"重编程器"的关键作用，为寄生虫病防控策略提供了全新思路，标志着寄生虫RNA生物学研究进入了新阶段。
