亚洲盘尾丝虫（Dirofilaria asiatica）染色体级别核基因组揭示其独特分子特征及宿主互作机制

本研究针对新发人兽共患寄生虫亚洲盘尾丝虫（Dirofilaria asiatica）生物学特性不清的问题，利用PacBio长读长和Hi-C测序技术完成其首个染色体级别基因组（91.9 Mb/9658基因），通过比较基因组学发现881个排泄分泌蛋白（ES）中26%为特有蛋白，包含免疫调节相关分子（如cystatins/serpins/VAL蛋白），为宿主适应机制和精准诊断提供关键资源，对One Health防控策略具有重要价值。

　　

在寄生虫学领域，丝虫类线虫（filaroid nematodes）一直是全球公共卫生和动物健康的重要威胁。这类通过吸血节肢动物传播的寄生虫，不仅会导致人类淋巴丝虫病（如象皮肿）和河盲症，还会在家养及野生动物中引发严重疾病。其中，盘尾丝虫属（Dirofilaria）的多个种类已被确认具有人兽共患潜力，而亚洲盘尾丝虫（Dirofilaria asiatica）作为一种新近描述的物种，其生物学特性、宿主互作机制和流行病学特征仍笼罩在迷雾之中。

由于缺乏可靠的形态学鉴别特征和足够的分子数据，科学家们长期以来难以准确区分亚洲盘尾丝虫与其近缘物种，这严重阻碍了对该寄生虫的深入研究和有效防控。更令人担忧的是，随着国际旅行和宠物贸易的日益频繁，这类寄生虫的传播范围正在不断扩大，凸显出动物-人类-媒介健康之间的紧密联系，以及采取一体化“One Health”策略的迫切需求。

为了解决这一知识空白，由墨尔本大学兽医生物科学系Neil D. Young和Robin B. Gasser领衔的研究团队，在《One Health》期刊上发表了关于亚洲盘尾丝虫染色体级别核基因组的最新研究成果。他们采用第三代测序技术——PacBio长读长测序结合高通量染色体构象捕获（Hi-C）技术，成功构建了该物种的首个高质量基因组图谱，为理解其分子生物学特性和宿主-寄生虫相互作用提供了坚实基础。

研究团队采用了几项关键技术方法：从斯里兰卡普塔勒姆地区自然感染犬只的睾丸结节中采集成虫样本；使用PacBio Revio平台进行长读长全基因组测序（覆盖度400×）；利用Arima Hi-C试剂盒构建染色体构象捕获文库并通过Illumina NovaSeq X进行测序（覆盖度1454×）；采用hifiasm、purge_haplotigs和YaHS等软件进行基因组组装和染色体支架构建；通过Braker、Funannotate等流程结合转录组证据进行基因预测和功能注释；使用OrthoFinder进行比较基因组学和直系同源基因分析；通过Phobius等工具预测排泄分泌（ES）蛋白。

研究结果首先揭示了亚洲盘尾丝虫的基因组特征。研究人员成功组装出一个91.9 Mb的染色体级别基因组，包含4条常染色体和1条性连锁支架，N50达到15.66 Mb。与近缘物种的比较显示，该基因组在大小和结构上与犬心丝虫（Dirofilaria immitis）、马来丝虫（Brugia malayi）和旋盘尾丝虫（Onchocerca volvulus）既保持了一定的保守性，又存在谱系特异性的重排现象。特别值得注意的是，亚洲盘尾丝虫的X染色体对应于其他两个物种X染色体部分区域和完整IV号常染色体的组合。

在基因注释方面，研究团队预测出9658个蛋白质编码基因，其中87.1%的基准通用单拷贝直系同源基因（BUSCOs）被鉴定为完整基因，表明基因组具有很高的完整性。重复序列分析显示，8.39%的基因组由转座元件组成，主要包括长末端重复（LTR）反转录转座子和hobo-Activator DNA转座子，这些元件主要分布在染色体的中央和末端区域。

最令人瞩目的发现来自排泄分泌（ES）蛋白的分析。研究人员共预测出881个ES蛋白，其中80%（701个）获得了功能注释。基因本体（GO）分析显示这些蛋白显著富集于细胞过程、代谢过程和催化活性等类别。京都基因与基因组百科全书（KEGG） pathway分析进一步揭示，这些ES蛋白在肽酶及其抑制剂、溶酶体、抗原加工与呈递、分子伴侣和折叠催化剂等免疫相关通路中显著富集。

特别重要的是，研究发现其中229个（约26%）ES蛋白是亚洲盘尾丝虫所特有的，在其他丝虫物种中不存在。这些特有蛋白中包含许多与宿主-寄生虫相互作用、免疫逃避和哺乳动物宿主代谢适应相关的分子，如半胱氨酸蛋白酶抑制剂（cystatins）、丝氨酸蛋白酶抑制剂（serpins）、 venom allergen-like（VAL）蛋白和细胞因子模拟物等，表明亚洲盘尾丝虫具有不同于其他丝虫的特化免疫调节能力。

研究人员还鉴定出6个编码CAP结构域蛋白的基因，这一数量介于犬心丝虫（4个）和旋盘尾丝虫（15个）之间。这些蛋白在寄生虫与宿主免疫系统的相互作用中可能发挥着重要作用。

转录组分析为这些基因组预测提供了功能支持。研究显示，在9658个预测基因中，7411个（77%）在成虫中都有转录证据，包括7050个在雌虫中表达的基因和6990个在雄虫中表达的基因。特别值得注意的是，881个ES蛋白编码基因中有698个（79%）被转录，其中81个基因仅在雌虫中表达，31个仅在雄虫中表达。这种性别特异的表达模式可能反映了寄生虫在不同性别中的生物学功能差异。

研究还发现了840个基因存在转录异构体，包括75个ES蛋白基因，其中17个是亚洲盘尾丝虫特有的。这些异构体编码的蛋白涉及转录调控、细胞骨架重组、DNA复制起始和蛋白质降解等多个关键生物学过程，可能在不同性别或发育阶段中发挥特异性功能。

研究结论和讨论部分强调，这项研究填补了丝虫基因组学的一个重要空白。亚洲盘尾丝虫的高质量基因组不仅为比较基因组学研究提供了宝贵资源，还为了解该物种的免疫调节机制和宿主适应策略提供了分子基础。研究发现的特有ES蛋白，特别是那些与免疫调节相关的分子，为开发特异性诊断工具和干预措施提供了潜在靶点。

研究人员指出，亚洲盘尾丝虫可能通过分泌一系列特化的免疫调节分子（如cystatins、serpins、VAL蛋白和细胞因子模拟物）来干扰宿主的免疫应答，建立慢性感染。这些分子机制与其他丝虫物种既有相似之处，又存在重要差异，反映了不同寄生虫物种在适应各自生态位过程中的进化创新。

这项研究的发现对于理解和防控亚洲盘尾丝虫感染具有重要实际意义。基因组资源将支持分子流行病学研究，帮助确定该寄生虫的宿主范围、传播模式和地理分布。特有的分子标记可用于开发准确的诊断工具，区分亚洲盘尾丝虫感染与其他丝虫感染，这对于疾病监测和控制至关重要。此外，鉴定出的免疫调节分子为开发疫苗或治疗药物提供了候选靶点。

最终，这项研究不仅深化了我们对亚洲盘尾丝虫生物学特性的理解，也为采取“One Health”策略监测和控制人兽共患丝虫感染提供了科学基础。通过整合人类、动物和媒介健康的研究，我们可以更有效地应对这类日益重要的公共卫生挑战。