综述：白色念珠菌（Candida albicans）：一种重要人类病原体的研究历史概述

本综述系统梳理了白色念珠菌（Candida albicans）从早期临床观察到现代高通量基因组技术的研究历程，重点介绍了基因组学（Genomics）、转录组学（Transcriptomics）和CRISPR-Cas9基因编辑等技术如何推动对其分子生物学、致病机制及耐药性（如ERG11靶点和唑类耐药）的理解，并探讨了多组学整合在精准真菌学（Precision Mycology）和抗侵袭性念珠菌病（Invasive Candidiasis）中的前景。

　　

白色念珠菌（Candida albicans）是一种重要的机会性致病真菌，被世界卫生组织列为“严重优先”病原体。它可引起从口腔念珠菌病（鹅口疮）到致命的侵袭性念珠菌病等多种感染。其致病性与其作为人类黏膜（如口腔、胃肠道和泌尿生殖道）共生菌的独特生活方式密切相关，一旦宿主免疫系统受损（如因癌症化疗、器官移植或使用皮质类固醇），或微生物组平衡被抗生素打破，或使用留置导管（为其生物膜形成提供表面），它便会转化为病原体。

早期对白色念珠菌细胞生物学的研究很大程度上借鉴了酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）的模式系统。然而，白色念珠菌的二倍体性质、缺乏稳定的质粒、CUG密码子重新分配以及没有减数分裂周期，使得其分子工具的开发面临挑战。1986年建立了整合转化技术，1987年开发了复制型（但不稳定）质粒和一步基因 disruption 技术。URA3 Blaster等可回收标记系统的开发，以及后来用于蛋白标记的GFP构建体的优化（需校正CUG问题），使得研究人员能够构建复杂的突变体库，从而将其从医学研究的对象转变为分子研究的模型。

现代基因组学时代始于2004年，菌株SC5314的基因组被测序，并由此建立了白色念珠菌基因组数据库（Candida Genome Database, CGD）。这为大规模系统性功能分析奠定了基础，例如使用Tn7-URA3转座子突变构建的半合子缺失库、GRACE（Gene Replacement And Conditional Expression）条件性基因失活库以及大规模纯合缺失突变体库。这些资源被用于筛选与形态发生、毒力、药物敏感性（如对唑类和棘白菌素类的反应）相关的基因。此外，还构建了基因激活库，例如将转录因子与Gal4激活域融合，以研究其在耐药性、细胞壁代谢和菌丝形成中的作用。

CRISPR-Cas9技术的出现彻底改变了白色念珠菌的基因编辑。2015年，Fink实验室首次在白色念珠菌中成功应用了CRISPR-Cas9系统，实现了二倍体中等位基因的同时编辑，甚至一步编辑多基因家族。随后开发了基于PCR的非整合方法（避免基因组整合）以及CRISPRi（抑制）和CRISPRa（激活）等衍生技术，用于精确调控基因表达而不改变DNA序列。基于CRISPR的基因驱动平台甚至能够快速生成纯合双基因缺失库，用于遗传互作分析。

在转录组学方面，研究手段从Northern blotting和微阵列（Microarray）发展到RNA-seq。微阵列研究揭示了白色念珠菌在形态转换（酵母-菌丝）、应激反应、生物膜形成及与宿主细胞相互作用过程中的全局基因表达变化。而RNA-seq则提供了更高的灵敏度和无偏性，发现了数百个新的编码和非编码转录本，揭示了反义转录本在基因调控中的作用，并允许进行等位基因特异性表达分析。染色质免疫沉淀结合测序（ChIP-seq）和染色质内源切割（ChEC-seq）等技术被用于在全基因组范围内绘制转录因子（如控制生物膜形成、致病性和代谢电路的因子）的结合位点。生物信息学工具，如基因集富集分析（GSEA）和网络组件分析（NCA），以及白色念珠菌基因组数据库（CGD），极大地促进了对这些大型数据集的分析。最近，微生物Drop-seq（mDrop-seq）等单细胞RNA-seq技术开始应用于白色念珠菌，使得在单细胞水平上研究亚群异质性和对抗真菌药物的细胞耐受性成为可能。

白色念珠菌的一个标志性特征是其形态可塑性，能够在酵母、假菌丝和真菌丝形态之间转换。这种转换由多种环境因素触发，如体温（37 °C）、血清、CO₂、pH、营养匮乏和特定碳源。分子研究表明，这一过程受到复杂的信号通路（如cAMP-PKA和MAPK通路）和转录调控网络（包括Efg1、Cph1、Nrg1、Tup1等关键转录因子）的精密控制。菌丝形成与毒力密切相关，因为它有助于组织入侵、逃避宿主免疫吞噬和生物膜形成。

抗真菌药物耐药性是一个日益严重的全球性健康问题。主要的抗真菌药物类别包括多烯类（如两性霉素B，靶向细胞膜麦角固醇）、唑类（如氟康唑，抑制Erg11p/14α-去甲基酶）和棘白菌素类（如卡泊芬净，抑制β-1,3-葡聚糖合成酶）。由于唑类使用广泛且是抑菌剂，其耐药性发展尤为突出。耐药机制包括ERG11基因突变、药物外排泵（如Cdr1p, Cdr2p, Mdr1p）的过度表达以及生物膜的形成。COVID-19大流行加剧了这一挑战，因重症患者需要ICU治疗、机械通气和皮质类固醇 therapy，增加了念珠菌感染的风险，并导致了耳念珠菌（Candida auris）等多重耐药菌株的爆发。

诊断方面，传统的培养方法速度慢，因此非培养诊断方法，如抗原/抗体检测、β-D-葡聚糖检测和PCR方法，正被越来越多地用作辅助手段。快速准确的诊断对于改善患者预后和指导抗真菌治疗至关重要。

全基因组关联研究（GWAS）与单细胞RNA-seq相结合，为了解宿主-病原体相互作用提供了新视角，例如发现了特定免疫细胞类型（如NK细胞）和宿主基因（如LY86）在念珠菌血症易感性中的作用。

总之，对白色念珠菌的研究已经从早期的形态学观察和生理表征，发展到如今利用强大的基因组学、基因编辑和组学技术进行分子水平的深入探索。这些进展极大地增进了我们对其生物学、致病机制和耐药性的理解。未来，整合多组学方法的精准真菌学将进一步提高我们理解和控制白色念珠菌感染的能力。