单细胞RNA测序揭示罗氏沼虾感染十足目虹彩病毒1型后的血细胞异质性、分化轨迹及病毒嗜性

这篇研究通过单细胞RNA测序（scRNA-seq）首次系统解析了罗氏沼虾（Macrobrachium rosenbergii）感染十足目虹彩病毒1型（DIV1）后血细胞的转录组异质性，鉴定出12个功能特化的血细胞亚群，揭示病毒主要靶向颗粒细胞（GC）和透明细胞（HC）亚群（Cluster 0/5/8），而Cluster 9/10表现出抗性特征。研究发现DIV1通过加速前体细胞（PH/SGC）向终末分化细胞（GC/HC）的转化重塑免疫格局，并验证了PPO2、RAB11B、LAMP1和Dorsal等关键基因的抗病毒功能，为甲壳类抗病育种和免疫干预提供了新靶点。

　　

血细胞异质性与亚群鉴定

研究团队通过10× Genomics平台对DIV1感染0/4/24小时的罗氏沼虾血细胞进行scRNA-seq，获得48,042个高质量细胞。UMAP降维分析鉴定出12个转录组特征鲜明的血细胞簇（Cluster 0-11），其中Cluster 0/5/6/8在感染后比例显著增加，而Cluster 9/10无病毒基因检出。功能注释显示：

• 前体细胞群（Cluster 2/7/9）高表达ASPM、INCENP等增殖相关基因
• 颗粒细胞群（Cluster 0/5）富含PPO2、Crustin等酚氧化酶系统基因
• 透明细胞群（Cluster 6/8）特异性表达FCN1、Tie2等吞噬相关标记

病毒嗜性与宿主互作机制

病毒基因组映射揭示DIV1呈现簇特异性感染模式：

• 易感簇（0/5/8）高表达病毒晚期基因（如编码主要衣壳蛋白的148L）
• 抗性簇（9/10）完全阻遏病毒转录
• 过渡态簇（11）特异性表达病毒立即早期基因ICP-46（73R），提示其参与病毒复制起始

免疫应答核心通路

KEGG分析显示关键通路激活具有时空特异性：

• 感染早期（4h）：Toll/IMD通路驱动抗菌肽（AMP）产生
• 感染晚期（24h）：溶酶体（LAMP1）和吞噬体通路显著富集
  STEM时序分析发现PPO2、RAB11B等基因持续上调，RNAi实验证实其沉默导致病毒载量上升2.3-4.1倍，死亡率增加55%-70%。

分化轨迹重编程

Monocle拟时序分析构建出三条分化路径：

1. SGC→GC：伴随TAF3等转录因子上调
2. PH→HC：以Cyclin D2⁺的HC6为起点
3. GC/HC混合谱系：出现LAMP1⁺FCN1⁺的HC4过渡态
   DIV1感染加速前体细胞向终末效应细胞的转化，其中HC4亚群通过增强吞噬功能成为抗病毒主力。

临床转化价值

该研究首次绘制甲壳类血细胞单细胞图谱，揭示：

1. DIV1通过劫持终末分化细胞（GC/HC）建立病毒工厂
2. 锌指蛋白（ZNF704）和热休克蛋白（HSP90AB1）构成新型防御屏障
3. 抗性簇（9/10）的发现为抗病品系选育提供分子标记

研究建立的scRNA-seq技术体系为无脊椎动物免疫研究树立新范式，相关成果已发表于病毒学权威期刊，数据存档于基因组序列档案库（CRA022393）。