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为探究猪繁殖与呼吸综合征病毒（PRRSV）感染胎儿的机制，研究人员分析胎盘基因表达，发现其变化与胎儿死亡相关。
猪繁殖与呼吸综合征（Porcine reproductive and respiratory syndrome，PRRS）是一种让养猪业头疼不已的病毒性疾病。它像一个 “破坏分子”，不仅会导致怀孕母猪繁殖失败，还会让生长中的猪患上呼吸道疾病，给养猪产业带来巨大的经济损失，仅在美国，每年损失就高达 6.64 亿美元。猪繁殖与呼吸综合征病毒（PRRSV）极具传染性，还特别容易变异，在病理上表现多样，且能长期存在。虽然目前接种疫苗和加强生物安全措施能在一定程度上减少损失，但在怀孕母猪这一块，仍有很多问题亟待解决，比如需要深入了解宿主与病原体之间的相互作用，利用有利的遗传学知识来改善养殖结果。
PRRSV 在母猪妊娠后期（最后三分之一阶段）最容易感染胎儿，这可能引发胎儿死亡、早产、死产以及出生后发育不良等问题。一旦胎儿被感染，病毒几乎能在胎儿的所有淋巴组织和实质组织中找到，比如血液、淋巴结和胸腺。之前有研究发现，PRRSV 在母猪感染后 2 天内就能传播到胎儿胎盘，8 天就能在胎儿胸腺中检测到，到 12 天的时候，73% 的胎儿血清中都能检测到病毒。而且，胎儿感染 PRRSV 后的情况差异很大，有的胎儿病毒载量（Viral load，VL）高，有的低，有的还会出现胎粪染色（meconium staining，MEC），但胎儿死亡的具体原因一直存在争议，不清楚到底是病毒在胎儿体内的作用、母胎界面（Maternal fetal interface，MFI，包括母体子宫内膜和胎儿胎盘）的影响，还是两者共同作用的结果。
同时，猪胎盘属于非侵入性上皮绒毛膜胎盘，其绒毛分布广泛，胎儿和母体组织的连接也不紧密。胎盘承担着为胎儿提供营养、保护胎儿免受母体免疫系统攻击等重要任务，但 PRRSV 如何通过胎盘传播，目前还没有完全搞清楚。此前研究发现，PRRSV 能在猪胎儿胎盘和母体子宫内膜中检测到，还会导致感染细胞和周围细胞凋亡，但这种凋亡在病毒传播中到底起什么作用还不确定。而且，虽然知道胎儿感染和母胎界面的某些巨噬细胞有关，但 PRRSV 跨胎盘感染的机制以及胎盘在胎儿感染后的耐受性方面的作用，仍有许多关键问题没有答案。
为了深入了解这些问题，美国农业部农业研究服务局（ARS）、普渡大学、萨斯喀彻温大学等机构的研究人员开展了一项研究。他们的研究成果发表在《BMC Genomics》杂志上，这一研究对于防控 PRRS 具有重要意义，有望为改善养猪业现状提供新的思路和方法。
研究人员采用了多种关键技术方法。首先，他们从商业公司购买了怀孕的纯种兰德瑞斯母猪，在母猪妊娠 84（±0.4）天时，将其随机分为感染组和对照组，感染组母猪接种 1x105 TCID50的 PRRSV（NVSL97 - 7895），对照组则接种 MEM。12 天后，对母猪实施安乐死，获取胎盘组织。然后，研究人员利用 RNeasy mini kit 提取胎盘组织 RNA，并通过 Agilent 2200 TapeStation 检测其质量和数量。接着，使用 NanoString nCounter array 技术，检测 10 个管家基因和 89 个测试基因的表达情况。最后，运用 Limma 软件包中的线性模型计算差异表达基因（Differentially expressed genes，DEG）。
研究结果如下：
- 胎儿表型特征和分组：研究人员根据胎儿的病毒载量和保存状态，将胎儿分为 6 组，分别是对照组（CTRL）、存活且低病毒载量胎儿组（VIA_LVF）、存活且高病毒载量胎儿组（VIA_HVF）、轻度胎粪染色且低病毒载量胎儿组（MECm_LVF）、轻度胎粪染色且高病毒载量胎儿组（MECm_HVF）和重度胎粪染色且高病毒载量胎儿组（MECs_HVF）。对比发现，高病毒载量胎儿组（HVF）的胎盘、血清和胸腺中的病毒载量显著高于低病毒载量胎儿组（LVF）；VIA_HVF 组的胎儿体重明显高于 VIA_LVF 组；VIA_LVF 组的脑肝比显著高于 MECs_HVF 组。
- 差异表达基因：与对照组相比，VIA_LVF 组有 1 个差异表达基因，VIA_HVF 组有 7 个，MECm_LVF 组没有，MECm_HVF 组有 29 个，MECs_HVF 组有 39 个。在高度感染的胎儿组（VIA_HVF、MECm_HVF 和 MECs_HVF）中，发现了 3 个核心差异表达基因，分别是 HPSE、KDR 和 SLC16A10，且均为下调。
- 胎儿样本聚类分析：通过主成分分析（Principal component analysis，PCA）发现，主成分 1（PC1）解释了 57.5% 的方差，PC1 上低病毒载量和存活胎儿的基因表达呈正相关，高病毒载量和胎粪染色胎儿的基因表达呈负相关。主成分 2（PC2）解释了 27.9% 的方差，VIA_LVF 组在 PC2 上的负载值最负，MECm_HVF 组最正。
- 基因分组富集分析：研究人员预先选择了与结构和转运相关的 6 个基因分组进行研究，发现转运体基因分组的富集度最高，达到 88%。在不同胎儿组中，各基因分组的基因表达呈现不同变化趋势，如转运体基因中，多数在高感染胎儿组中下调；结构基因中，肌动蛋白细胞骨架信号通路、整合素信号通路和细胞间连接相关基因表达均有改变；花生四烯酸和 VEGF 信号通路相关基因也存在不同程度的上调或下调。
研究结论和讨论部分指出，该研究有几个重要发现：一是胎儿 PRRSV 感染水平（高病毒载量）而非胎儿死亡本身（胎粪染色）是改变胎盘基因表达的必要条件；二是胎儿 PRRSV 感染会显著降低多种溶质载体蛋白（SLC）转运体基因的表达，影响营养物质运输，这可能是导致胎儿死亡的机制之一；三是胎盘结构基因表达受到中度影响，如 ARHGF6、FN1 和 CDH11 下调，ARHGEF7、ITGB6 和 CDH3 上调，可能改变胎盘结构，影响胎儿感染和生存；四是花生四烯酸和 VEGF 信号通路相关基因表达也受到中度干扰，在高感染胎儿中，花生四烯酸信号通路似乎下调，VEGF 信号通路中多数基因下调，抑制了血管生成，可能导致胎儿死亡。
总的来说，这项研究为深入理解 PRRSV 感染胎儿的机制提供了重要依据，有助于后续通过育种或开发治疗方法来改善宿主对 PRRSV 的反应，从而减少 PRRS 给养猪业带来的损失。
