基于细胞反卷积的PRRSV感染全血转录组时序网络揭示系统性抗病毒活动与细胞特异性免疫变化

编辑推荐：为解决PRRSV感染机制不清的问题，韩国忠南大学团队通过全血RNA测序结合细胞反卷积技术，构建时序基因共表达网络，发现病毒血症相关模块中抗病毒基因(IFIH1/CXCL10)上调，T细胞模块中IFNG/CCL5激活，而单核细胞模块中IL18/CSF1R下调，揭示了血液中细胞比例与功能协同变化的免疫防御模式，为猪呼吸道疾病诊断提供新靶点。

　　

猪繁殖与呼吸综合征病毒(PRRSV)是全球养猪业最具破坏性的病原体之一，每年造成数十亿美元经济损失。这种狡猾的RNA病毒专门攻击猪肺泡巨噬细胞(PAM)，通过抑制干扰素α/β(IFN-α/β)的产生来逃避免疫监视。更棘手的是，传统研究多聚焦于肺组织等靶器官，而血液作为"免疫信息高速公路"的系统性响应机制长期未被充分认知。尤其令人困惑的是：为何全血中不同免疫细胞群体对PRRSV感染呈现动态差异响应？这些变化又如何协同构成整体防御策略？

韩国忠南大学Jun-Mo Kim团队联合美国爱荷华州立大学学者，在《Veterinary Research》发表创新研究。团队突破性地采用时间序列实验设计，对8头JA142毒株感染的仔猪进行28天追踪，整合病毒载量检测、抗体滴度分析和全血RNA测序。通过xCell算法反卷积解析64种免疫细胞比例变化，结合加权基因共表达网络分析(WGCNA)，首次绘制出PRRSV感染的多维度免疫图谱。

关键技术方法包括：1) 时间序列采样设计(0/3/7/14/21/28 dpi)；2) Tempus采血管稳定全血RNA；3) HISAT2比对猪参考基因组(Sus scrofa 11.1)；4) xCell反卷积计算29种显著变化的免疫细胞评分；5) WGCNA构建含623个节点、44327条边的共表达网络；6) DAVID进行KEGG/GO功能注释。

病毒血症模块揭示"冲锋号"基因群。在感染早期(3 dpi)，棕色模块呈现爆发式抗病毒反应，MX1和RSAD2等干扰素刺激基因(ISGs)表达激增5倍。尤为关键的是，细胞因子OSM通过激活STAT3通路，既直接抑制病毒复制，又协调IL5促进T细胞分化。这种"双管齐下"的策略解释了为何血液比肺组织更早出现免疫应答峰值。

T细胞模块上演"持久战"防御。绿色和黄色模块显示，CD8⁺ T细胞比例在感染第3天即增加15%，伴随CCL5和IFNG持续高表达。有趣的是，这些基因表达呈"双峰"模式——第二波激活(14-21 dpi)恰与抗体产生期重合，暗示细胞免疫与体液免疫的接力协作。

单核细胞模块暴露"战略撤退"现象。通过turquoise模块发现，单核细胞比例在病毒血症峰值期(7 dpi)骤降40%，CSF1R和IL18表达被显著抑制。这种看似反常的现象实则是机体"丢车保帅"策略——减少循环单核细胞可能既限制病毒扩散，又促使巨噬细胞向感染部位集中。

诊断标志物"黄金组合"的发现。研究筛选出4个跨模块核心基因：MX1(病毒抑制)、CXCL10(免疫招募)、IFNG(Th1响应)、CCL5(T细胞活化)。这些标志物在3 dpi即可检测，比传统抗体检测早11天，且与肺组织表达谱高度一致，为早期诊断提供可靠依据。

该研究开创性地将时序网络分析与细胞反卷积结合，揭示PRRSV感染中存在"三重防御"机制：快速响应的系统性抗病毒、持续活跃的T细胞防御、以及单核细胞的重分布策略。这些发现不仅解释为何不同PRRSV毒株致病力差异，更为开发新型广谱疫苗提供理论依据——同时靶向ISGs通路和T细胞活化信号可能是突破当前疫苗保护瓶颈的关键。特别值得注意的是，研究中建立的全血检测方案只需200μL血液即可完成全套分析，这种"微创监测"模式极大提升猪群健康管理的可操作性。