施氏鲟鳃源细胞系的建立及其在细菌病原体 - 宿主相互作用研究中的应用

【字体: 时间:2025年05月26日 来源:Fish & Shellfish Immunology 4.1

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  为解决施氏鲟(Sebastes schlegelii)养殖中细菌性疾病频发问题,研究人员建立其鳃源细胞系 SSG。经超 50 代培养,证实细胞具正常二倍体核型及种属来源,且对杀鱼爱德华氏菌(Edwardsiella piscicida)感染敏感,为研究病原 - 宿主互作机制提供有效工具。

  
在水产养殖蓬勃发展的当下,施氏鲟(Sebastes schlegelii)作为我国北方及日韩沿海重要的经济鱼类,其养殖产业却面临严峻挑战。规模化网箱养殖下,高密度放养与复杂苗种来源导致细菌性疾病频发,如弧菌病(Vibrio spp.)、链球菌病(Lactococcus garvieae)及杀鱼爱德华氏菌病(Edwardsiella piscicida)等。这些病害不仅造成重大经济损失,还威胁生态安全。鳃作为鱼类重要的黏膜免疫器官,虽承担高效气体交换功能,却因黏膜表面积大(约 0.1-0.4 m2/kg 体重)、血管丰富且与外界仅隔 2-3 层细胞及黏液层,成为病原体入侵的主要门户。杀鱼爱德华氏菌(曾用名迟缓爱德华氏菌,Edwardsiella tarda)作为革兰氏阴性菌,可感染多种鱼类引发出血性败血症,甚至通过接触感染人类。前期研究发现,该菌可经鳃侵入施氏鲟血液并扩散至全身,鳃组织中 IL-17 家族配体和受体基因表达显著上调,提示鳃在抗病原体免疫中具关键作用。然而,彼时缺乏施氏鲟鳃源细胞系,制约了对其免疫机制及病原 - 宿主互作的深入研究。

为填补这一空白,青岛农业大学的研究人员开展了相关研究。他们成功建立施氏鲟鳃源细胞系 SSG,并基于该细胞系构建杀鱼爱德华氏菌体外感染模型。研究成果为解析施氏鲟鳃免疫机制及细菌性疾病防控提供了重要工具,相关论文发表在《Fish》。

研究主要采用以下关键技术方法:

  1. 原代培养与传代:取威海养殖的健康施氏鲟幼鱼(体长约 5 cm)鳃丝,经 DMEM 培养基培养,5 周后细胞达 90% 汇合,用 0.25% 胰蛋白酶 - EDTA 消化进行首次传代。
  2. 核型分析:检测细胞染色体数目与形态,确认其核型特征。
  3. 种属鉴定:通过 COX1 和 16S rRNA 基因测序,验证细胞来源。
  4. 转染效率评估:利用 siRNA 探针检测细胞转染效率,评估其在基因干扰研究中的潜力。
  5. 体外感染模型构建:用杀鱼爱德华氏菌感染 SSG 细胞,检测细菌存活增殖情况及细胞免疫反应。

原代培养与传代


原代培养 5 周后,细胞在 12 孔板中达 90% 汇合,首次传代后,SSG 细胞主要为梭形、类似成纤维细胞的形态,且传代稳定。液氮冻存 3 个月的细胞复苏后存活率达 80%,形态和生长速率无显著变化,显示出良好的细胞活性与稳定性。

核型分析


核型分析表明,SSG 细胞具有 48 条正常二倍体染色体,证实其染色体数目与施氏鲟种属特征一致,为后续研究提供了可靠的细胞遗传背景。

种属鉴定


COX1 和 16S rRNA 基因测序结果显示,SSG 细胞的基因序列与施氏鲟高度匹配,明确无误地验证了该细胞系的种属来源,排除了其他物种污染的可能性。

转染效率评估


SSG 细胞对 siRNA 探针表现出中等转染效率,这一特性使其在基因干扰研究中具有应用潜力,为进一步探究基因功能及调控机制奠定了基础。

体外感染模型构建及免疫反应检测


杀鱼爱德华氏菌可在 SSG 细胞内成功存活并增殖,触发细胞产生明显的免疫反应。具体表现为活性氧(reactive oxygen species,ROS)大量生成,同时免疫相关基因表达上调,如 IL-17 家族等相关基因。这表明 SSG 细胞能够有效模拟鳃组织在体内的免疫应答过程,所构建的体外感染模型可用于研究病原 - 宿主相互作用机制。

研究结论与讨论
本研究成功建立施氏鲟鳃源细胞系 SSG,该细胞系具有稳定的生物学特性、明确的种属来源及中等转染效率。基于 SSG 构建的杀鱼爱德华氏菌体外感染模型,首次在施氏鲟鳃细胞水平揭示了病原感染与宿主免疫应答的动态过程。研究结果表明,鳃源细胞系可作为研究施氏鲟免疫机制的有效工具,为深入解析细菌性病原的致病机理、筛选抗菌靶点及开发新型病害防控策略提供了关键的实验平台。

该研究不仅填补了施氏鲟鳃源细胞系的空白,还为其他鱼类黏膜免疫研究提供了借鉴。通过体外模型模拟病原感染过程,可规避体内实验的复杂性与伦理限制,加速水产病害防治的基础研究与应用转化,对保障施氏鲟养殖产业健康发展及水生动物健康具有重要的科学意义与实践价值。

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