编辑推荐：
为解决副结核病（Johne’s disease，JD）分子机制不明的问题，研究人员对健康、亚临床和临床感染牛分枝杆菌副结核亚种（Mycobacterium avium subspecies paratuberculosis，MAP）的荷斯坦奶牛空肠组织进行 RNA 测序（RNA-seq）和小 RNA 测序（sRNA-seq）。结果发现多个与 MAP 感染相关的基因、lncRNAs、miRNAs 及 ceRNA 对，为理解 JD 分子基础提供依据。
在畜牧业的广阔天地里，副结核病（JD）就像一个隐匿的 “杀手”，悄然威胁着众多反刍动物的健康。它由牛分枝杆菌副结核亚种（MAP）感染引发，是一种慢性肠道疾病。患病动物会出现腹泻、体重减轻等症状，严重时甚至死亡。目前，针对 JD 既没有有效的治疗方法，疫苗的效果也存在争议。不过，遗传选育抗病动物为攻克这一难题带来了希望。在此背景下，中国农业大学的研究人员开展了一项极具意义的研究，相关成果发表在《BMC Genomics》上。
研究人员采用了 RNA 测序（RNA-seq）和小 RNA 测序（sRNA-seq）技术。他们从北京三元奶牛场中心挑选了 9 头荷斯坦奶牛，分为健康、亚临床和临床感染三组，每组 3 头。采集奶牛空肠组织提取 RNA 进行测序分析，还构建了 ceRNA 网络以揭示调控机制 。
mRNA 分析方面，研究人员对不同疾病状态的三组奶牛进行两两比较。临床与健康组对比发现 76 个差异表达基因（DEGs），其中多个已被报道与 MAP 感染易感性相关，像 LYZ 编码的溶菌酶具有溶菌功能，在人类炎症性肠病（IBD）中发挥重要作用；BOLA-DQB 和 BOLA-DQA1 属于主要组织相容性复合体（MHC）Ⅱ 类基因，参与免疫反应遗传调控。亚临床与健康组对比得到 74 个 DEGs，多富集于代谢相关通路，这表明亚临床感染动物可能存在代谢能力受损。临床与亚临床组对比发现 24 个 DEGs，涉及免疫相关通路，如 VNN1 参与调节肠道炎症，PPARG 参与脂肪细胞分化并与 IBD 病理相关。通过组织和性状富集分析，发现 DEGs 在空肠和其他消化器官以及牛奶生产性状中显著富集。整合分析后，研究人员提出 8 个基因作为与 MAP 感染易感性最相关的候选基因。
lncRNA 数据分析中，研究人员鉴定出 13,529 个 lncRNAs。临床与健康组对比发现 19 个差异表达 lncRNAs（DE lncRNAs） ，如 LNC_009168 对应的靶基因 PDE4B 是抗炎因子；亚临床与健康组对比找到 39 个 DE lncRNAs，其预测靶基因 APOA1 和 APOA4 与 IBD 及奶牛代谢相关；临床与亚临床组对比检测到 10 个 DE lncRNAs，相关靶基因涉及肠道免疫和炎症反应。
miRNA 数据分析显示，研究人员识别出 588 个已知和 147 个 novel miRNAs。临床与健康组对比发现 28 个差异表达 miRNAs（DE miRNAs），预测靶基因涉及免疫调节；亚临床与健康组对比得到 61 个 DE miRNAs，靶基因参与免疫信号传导；临床与亚临床组对比找到 20 个 DE miRNAs，靶基因与炎症和免疫细胞调节有关。此外，研究人员构建了 ceRNA 网络，在临床与健康组、亚临床与健康组分别发现 62 和 45 个 lncRNA - miRNA - mRNA 相互作用对。
研究结论和讨论部分，本次研究全面展示了奶牛空肠组织转录组随 JD 病情的动态变化，揭示了 mRNA、lncRNA 和 miRNA 在调节 MAP 感染中的重要作用，发现了多个基因 - miRNA 相互作用，这些相互作用在免疫和代谢调节中可能至关重要，为理解 MAP 发病机制提供了新视角，有望用于早期检测和治疗干预。不过，该研究样本量较小，后续研究可增加样本量，纳入不同发育阶段、年龄和地理来源的动物，并采用多组学方法深入探究。这项研究为深入了解副结核病的分子机制奠定了基础，在奶牛健康管理和抗病育种方面具有重要的潜在应用价值。
