小鼠狐猴细胞图谱揭示灵长类基因特征、生理机制与疾病模型

这篇综述通过构建小鼠狐猴（Microcebus）单细胞转录组图谱（scRNA-seq），系统解析了这种新兴灵长类模型生物的基因结构、剪接异构体和免疫特征。研究发现了85,000个灵长类特异性剪接位点（PS基因），揭示了其与人类疾病相关的基因表达模式，并利用自然突变体建立了反向遗传学分析框架，为研究人类特有生理和疾病（如子宫内膜癌）提供了新模型。

　　

灵长类基因与生理的分子解密

小鼠狐猴细胞图谱的突破性发现

基因组暗物质的发掘

通过226,000个细胞的单细胞RNA测序（scRNA-seq），研究团队在狐猴基因组中识别出4,003个未注释的转录活跃区（uTARs），其中59%与已知基因同源。这些"基因组暗物质"占细胞转录本的2.4±1.5%，在汗腺细胞中高达18.5%。值得注意的是，仅凭uTARs的表达模式就能重构精细胞发育轨迹，其效果接近使用已知基因的分析结果。

免疫球蛋白基因座的重新注释尤为亮眼：B细胞受体（BCR）分析使V基因数量从32个增至92个，并发现位于IGH基因座5Mb上游的"孤儿V基因簇"。这种简化版的免疫球蛋白基因结构（如单一恒定区）使狐猴成为研究抗体多样性的理想模型。

剪接景观的重新绘制

应用SICILIAN算法发现了超过85,000个灵长类特异性剪接连接，其中19,000个在人类中保守但在小鼠中缺失。研究揭示了545个基因存在细胞类型特异性剪接，例如：

• 肌球蛋白轻链6（MYL6）在胰腺α/β细胞中保留外显子6，而在免疫细胞中普遍跳过

• 钙蛋白酶抑制蛋白（CAST）在外皮细胞中呈现50%的外显子7保留率

• 精子发生过程中FAM92A基因展现阶段特异性剪接模式

这些发现通过多变量方差分析（MANOVA）验证，为研究灵长类特异性蛋白异构体功能提供了路线图。

免疫系统的时空图谱

通过分析32个趋化因子及其24个受体，构建了白细胞迁移的分子导航系统：

• CXCL12高表达的脂肪-CAR细胞可能是骨髓造血干细胞"锚定点"

• 肺毛细血管细胞异常高表达MHC I类基因，暗示特殊的病原体防御机制

• 59,000个中性粒细胞的轨迹分析重现了粒细胞生成过程，发现人类特有抗菌肽（如DEFA1、BPI）在狐猴颗粒中富集

特别值得注意的是，患纤维性骨营养不良的狐猴L1血液中出现全发育阶段中性粒细胞，而感染状态的狐猴L2呈现典型的"左移"现象（未成熟中性粒细胞占比91%），为感染反应机制提供了分子证据。

疾病模型的天然宝库

两只雌性狐猴自发发生的子宫内膜癌展现出与人类高度相似的分子特征：

• 转移灶高表达催产素受体（OXTR）和ERBB2（HER2），但丢失雌激素受体（ESR1）

• 原发肿瘤表达INHBB（激活素B），该因子已知促进人类子宫内膜癌转移

• 肺转移细胞与子宫上皮细胞的转录组相关性高达0.94

脂肪研究则发现狐猴的白色/棕色脂肪界限模糊：所有脂肪细胞均表达UCP1（传统棕色标志物），但表达水平呈连续分布。更惊人的是，经典瘦素（LEP）基因在脂肪细胞中几乎不表达，但其受体（LEPR）分布模式与人类一致，暗示独特的能量调控机制。

灵长类特有基因的功能探针

鉴定出539个灵长类特有（PS）基因，其中24个与人类疾病相关。例如：

• CD58（T细胞活化因子）和GBP1（干扰素诱导GTP酶）的自然突变体显示不同程度的无义介导的mRNA降解（NMD）效率

• 运动素（MLN）及其受体在消化道特异性表达，填补了小鼠模型缺失的胃肠动力研究空白

• 93个PS基因在人类和狐猴间呈现保守表达模式（相关系数>0.5）

这些发现通过SAMap算法验证，该算法整合了人类（Tabula Sapiens）、小鼠（Tabula Muris Senis）和狐猴的跨物种单细胞数据，解决了传统序列比对无法确定的基因 orthology 问题。

从突变体到机制

研究团队建立了自然突变体的转录组表型分析流程：

• 在CD58杂合突变体中，突变转录本减少90%，总表达量下降45%，符合典型的NMD模式

• GBP1突变却导致总表达量下降超过预期，提示可能存在反式调控

• PYHIN1同源基因LOC105864482突变后，野生型等位基因出现补偿性上调

这些发现为利用狐猴群体自然变异开展基因功能研究提供了范式。随着CRISPR等基因编辑工具的应用，这个体重仅60克、世代周期短的灵长类动物，有望成为研究人类特有生物学和疾病的独特模型系统。