单细胞转录组分析揭示石斑鱼（Epinephelus fuscoguttatus × E. lanceolatus）免疫后早期头肾白细胞的异质性与细胞免疫特征

《Aquaculture》：Heterogeneity of head kidney leukocytes analyzed by single-cell transcriptome reveals cellular immune profile in grouper ( Epinephelus fuscoguttatus × E. lanceolatus) during the early stage after vaccination

　　

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  在石斑鱼头肾白细胞中注释了七个细胞类别。
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  首次在三辐鱼中证实了T细胞类别中存在一种新的亚群DEs。
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  疫苗接种后第3天，先天性和适应性免疫细胞均被激活。
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  粒细胞在疫苗接种后的早期阶段表现出强烈反应。

引言

头肾（HK）是一种进化上古老的淋巴器官，在三辐鱼中是继胸腺之后第二个发育的器官（Grace和Manning, 1980）。此外，头肾还是主要的造血器官。对鲑鱼的研究表明，在胸腺发生淋巴分化之前，造血干细胞（HSCs）就已存在于头肾中（Ellis, 1977），这表明头肾可能作为三辐鱼中干细胞的起源组织，产生红细胞、血小板以及包括T细胞、B细胞、粒细胞、树突状细胞和巨噬细胞在内的多种白细胞群体（Chen等, 2022; Wu等, 2021）。已有大量研究报告指出，在三辐鱼感染和免疫接种过程中，白细胞在头肾中发挥免疫功能起着关键作用（Martorell等, 2022; Nualart等, 2023）。因此，研究头肾在免疫系统中的作用对于理解三辐鱼发育过程中免疫功能的建立至关重要。然而，头肾内免疫细胞的组成、分布、分化和功能仍知之甚少。

病毒性神经坏死症（VNN）是石斑鱼养殖业中的一种严重疾病，给该行业造成经济损失。疫苗被认为是预防这种疾病最有效、最安全、最环保且合乎伦理的方法（Rombout等, 2014; Wang等, 2020）。如今，多种由神经坏死病毒（NNV）开发的疫苗候选物已被证明能为石斑鱼提供良好的免疫保护（Nishizawa等, 2012; Zheng等, 2023），这些疫苗的有效性在很大程度上归功于疫苗接种引发的一系列免疫反应（Xing等, 2019），这可能是因为疫苗作为抗原刺激了免疫系统。

多项关于疫苗的研究强调，免疫反应是由大量先天性和适应性免疫细胞的激活所引发的（Yamane和Paul, 2013; Holmgren和Czerkinsky, 2005; Thwaites等, 2023）。在哺乳动物中，粒细胞、单核细胞/巨噬细胞和树突状细胞参与先天免疫过程，该过程在疫苗接种后立即被诱导（Ratcliffe, 2016; Miyasaka, 2022）。这些激活的细胞随后释放多种细胞因子和趋化因子，这些因子对于天真的T淋巴细胞和B淋巴细胞的抗原特异性激活至关重要。然后，激活的T淋巴细胞和B淋巴细胞启动适应性免疫（Bonilla和Oettgen, 2010; Tarke等, 2022）。综上所述，这些研究证实白细胞反应可以作为疫苗免疫有效性的指标。然而，在石斑鱼中，白细胞亚群尚未得到充分分类，仍不清楚哪些亚群是对NNV疫苗做出主要反应的主要效应细胞。因此，对石斑鱼白细胞进行特征分析和分类至关重要。

珍珠龙胆石斑鱼（Epinephelus fuscoguttatus × E. lanceolatus）具有与其他Epinephelus（石斑鱼）高度同源的基因（Li等, 2018; Li等, 2020）。此外，针对珍珠龙胆石斑鱼产生的抗体（B细胞的IgM和T细胞的CD4-2）可广泛应用于多种石斑鱼物种，正如我们之前的研究所证实的那样（Jiang等, 2025）。因此，珍珠龙胆石斑鱼可作为研究石斑鱼白细胞分类和功能的模型。在本研究中，利用单细胞转录组学技术成功分析了珍珠龙胆石斑鱼接种灭活神经坏死病毒后头肾白细胞的异质性和免疫反应。总之，本研究旨在绘制石斑鱼头肾白细胞的图谱，并匹配对疫苗接种反应强烈的细胞，同时揭示与疫苗诱导免疫反应相关的潜在细胞和分子事件。研究结果将为加强鱼类疾病预防和控制策略提供理论基础，特别是在疫苗免疫接种的背景下。

章节摘要

伦理声明

本研究及其所包含的实验程序已获得中国海洋大学动物护理与使用委员会批准（许可证号：OUC-AE-2022-071）。所有动物实验以及实验动物的护理和处理均严格遵循实验动物使用指南进行，确保符合国际公认的动物在研究中的护理和使用标准。

动物与病毒免疫接种

一百尾珍珠龙胆石斑鱼（Epinephelus fuscoguttatus

珍珠龙胆石斑鱼头肾免疫细胞类别图谱

用于免疫细胞类别图谱分析的头肾白细胞样本分别来自PBS注射组（对照组）和灭活NNV疫苗接种组（接种组）。利用Percoll从珍珠龙胆石斑鱼中获取头肾白细胞，并检测确认细胞活力约为98%。每个样品混合了五条鱼的白细胞。使用10× Genomics Chromium系统对单细胞进行封装以实现cDNA合成和条形码标记，随后

讨论

从进化角度来看，变温脊椎动物的免疫系统既特殊又复杂，依赖于保守组分和免疫细胞的功能多样性。鱼类是最早拥有适应性免疫系统的脊椎动物，其免疫器官和免疫细胞与哺乳动物存在显著差异（Kordon等, 2019; Ling等, 2021; Zhou等, 2024）。因此，鱼可作为研究免疫

CRediT作者贡献声明

蒋晓宇：撰写初稿、验证、调查、数据整理。邢静：撰写审阅与编辑、资助获取、数据整理、概念构思。唐晓倩：方法论。盛秀珍：监督、方法论。池恒：监督。占文斌：监督、方法论。

未被引用的参考文献

Ahmed等, 2019

Martorell Ribera等, 2020

利益冲突声明

作者声明以下财务利益/个人关系，可能被视为潜在的利益冲突：鉴于其作为[水产养殖杂志编辑委员会委员]的身份，[邢静]未参与本文的同行评审，也无权获取有关其同行评审的信息。本文编辑工作的全部责任已委托给另一位期刊编辑。

致谢

本研究得到国家重点研发计划（2023YFD2400702, 2018YFD0900503）和国家自然科学基金（32173005）的资助。

Xiaoyu Jiang|Jing Xing|Xiaoqian Tang|Xiuzhen Sheng|Heng Chi|Wenbin Zhan