微型猪组织特异性及体型相关基因的综合甲基化组与转录组图谱解析及其在异种移植中的潜在应用

【编辑推荐】本研究针对器官移植供需失衡问题，首次构建了微型猪五类组织的转录组（RNA-seq）和全基因组甲基化（WGBS）图谱，揭示了心脏MYH7B、肝脏ITIH4等组织特异性基因及体型差异相关基因DES的调控机制，发现微型猪与人类免疫基因（如IFI30、NFKB1）的甲基化特征更保守，为异种移植和疾病模型研究提供了关键表观遗传学资源。

　　

器官移植供需矛盾日益严峻，全球每年仅有少数患者能获得匹配器官，而猪因其生理结构与人类高度相似，成为异种移植研究的热门模型。然而，猪基因组调控机制尤其是表观遗传层面的研究仍存在巨大空白。韩国农村振兴厅国家畜产科学院（National Institute of Animal Science）的研究团队在《Gene》发表论文，首次对韩国微型猪五种组织（背部脂肪、心脏、肾脏、肝脏和腰肉）进行全基因组甲基化（WGBS）和转录组（RNA-seq）联合分析，揭示了组织特异性基因的调控网络及体型差异相关的表观遗传特征，为优化异种移植供体选择提供了分子基础。

研究采用10只24-28月龄雄性韩国微型猪，按体型分为超小型（ET，9-18.8 kg）和大型（L，33-40 kg）两组，采集五类组织样本。通过RNA-seq和WGBS技术，结合猪参考基因组比对，系统分析了基因表达与DNA甲基化的关联性。关键技术包括：高通量测序（NGS）数据过滤（剔除覆盖度<2×的样本）、CpG岛甲基化水平量化、差异甲基化区域（DMRs）鉴定以及人类公共数据库（ENCODE）跨物种比较。

样本概述
研究选取10只同性别、同龄但体型差异显著的微型猪，通过标准化宰杀流程获取五类组织样本，确保样本生物学一致性。

测序与初步分析
WGBS和RNA-seq数据构建显示，心脏组织中肌球蛋白基因MYH7B呈现高组织特异性表达，而肝脏ITIH4（ inter-α-trypsin inhibitor heavy chain 4）的甲基化模式与人类高度保守。体型差异分析发现，心脏肌纤维连接蛋白DES在ET与L组间存在显著甲基化差异。

局限性
人类样本环境因素信息不足可能影响跨物种比较的精确性，且当前免疫抑制方案未纳入甲基化效应评估。

结论
该研究首次绘制微型猪高分辨率表观遗传图谱，证实IFI30、NCK2等人类免疫基因在微型猪中甲基化保守性优于普通猪，提示其作为理想异种移植模型的潜力。数据资源为器官发育、免疫排斥机制研究提供了重要参考。

意义
这项研究不仅填补了猪表观基因组学空白，更通过跨物种保守性分析，为优化基因编辑靶点选择、降低异种移植免疫排斥提供了理论依据。微型猪模型在模拟人类生理和病理过程中的优势，将推动其在药代动力学（如CYP酶活性研究）和毒性测试等领域的应用。