南美白对虾（Litopenaeus vannamei）是全球养殖最广泛的甲壳类动物之一，在全球水产养殖生产中发挥着至关重要的作用。然而，集约化养殖方式增加了其对传染病的易感性，尤其是病毒病原体对虾类健康和产业可持续发展构成了严重威胁（Lightner, 2011）。在众多病原体中，对虾血细胞虹彩病毒（SHIV，又称十足目虹彩病毒1型/DIV1）是一种属于虹彩病毒科（Iridoviridae）的新发DNA病毒，近年来已造成显著的经济损失（Qiu et al., 2017）。SHIV感染的特征是高死亡率和典型病理症状，包括肝胰腺苍白和全身组织损伤（Qiu et al., 2017）。组织病理学研究揭示，该病毒主要感染血细胞及包括肝胰腺在内的多个器官，导致细胞退变和功能失调（Stentiford et al., 2012）。因此，在细胞水平上理解宿主-病原体相互作用对于制定有效的疾病防控策略至关重要（Jean Beltran et al., 2017）。
尽管传统的大规模转录组学方法为Litopenaeus vannamei在不同条件下肝胰腺的免疫应答和差异基因表达提供了有价值的见解（Wang et al., 2022a, Wang et al., 2022b; Zhao et al., 2024），但这些研究仅测量了异质性细胞群体的平均表达水平，因此掩盖了细胞异质性和细胞类型特异性反应（Zeng et al., 2013）。Bulk RNA测序已被广泛用于表征肝胰腺对环境胁迫和病原体的反应（Lu et al., 2016; Xue et al., 2019），包括病毒和细菌挑战（Wirasit et al., 2024; Zhang et al., 2022），但它无法解析复杂器官内不同细胞类型如何贡献于整体分子变化（Yin et al., 2022）。相比之下，单细胞RNA测序（scRNA-seq）以单个细胞的分辨率测量转录组（Chambers et al., 2019），能够鉴定不同的细胞群体、稀有亚群以及细微的转录动态变化，这对于理解复杂的宿主感染应答至关重要（Li and Wang, 2021）。单细胞转录组学已在多种生物系统中揭示了先前未被认识的免疫细胞状态和调控通路。这些发现突显了其在超越bulk测序分辨率基础上解析先天免疫方面的价值（Hu and Zhou, 2022）。近期将单细胞方法应用于虾类的研究已开始揭示血细胞多样性和巨噬细胞样吞噬细胞，凸显了scRNA-seq在细胞分辨率水平上深化甲壳类免疫理解的潜力（Yang et al., 2022）。然而，针对病毒感染反应的肝胰腺全面单细胞图谱仍然有限（Florea et al., 2025）。在SHIV感染的L. vannamei中构建此类图谱将填补关键知识空白，阐明各个肝胰腺细胞类型如何响应SHIV并参与抗病毒免疫。
尽管对虾组织转录组学分析取得了进展，但对单个肝胰腺细胞类型如何响应病毒挑战的详细理解仍然缺乏（Fajardo et al., 2022）。以往利用bulk RNA测序的研究已鉴定出病原胁迫下的一组差异表达基因（Qin et al., 2018），但这些方法无法解析特定细胞群体的贡献，也无法捕捉稀有或短暂细胞状态的动态变化（Fischer et al., 2019）。此外，与虾类抗病毒应答相关的凋亡、模式识别受体信号通路和抗病毒效应基因表达等不同的免疫相关通路已被提出（Patnaik et al., 2024），但这些通路的细胞类型特异性激活模式却了解甚少（Cui et al., 2024）。近期蛋白质组学和代谢组学研究还表明，肝胰腺免疫应答与代谢重编程紧密交织，凸显了在细胞分辨率水平上解析免疫和代谢异质性的必要性（Wang et al., 2022a, Wang et al., 2022b）。此外，甲壳类研究的新兴证据表明，血细胞和上皮样细胞在病毒入侵和复制方面表现出不同的敏感性，提示感染过程中细胞类型间可能存在分工协作（Eleftherianos et al., 2021）。要充分捕捉SHIV感染如何重构肝胰腺细胞网络并识别细胞特异性的抗病毒特征，高分辨率的单细胞方法是必不可少的（Suomalainen and Greber, 2021）。解决这些问题将为对虾养殖中的靶向免疫调节策略提供必要的机制深度（Hauton et al., 2015）。
为弥补当前对虾器官病毒感染的细胞应答认知的局限，本研究旨在构建SHIV挑战下南美白对虾（Litopenaeus vannamei）肝胰腺的全面单细胞转录组图谱。与平均化不同细胞群体信号的bulk RNA测序不同，单细胞RNA测序已被证明能够揭示复杂组织中的精细转录变化和不同细胞类型（Kulkarni et al., 2019），为解读细胞分辨率水平上的宿主-病原体相互作用所需的免疫和代谢异质性提供见解（Chang et al., 2024）。在先前工作中，scRNA测序已成功在甲壳类组织中发现离散的免疫细胞群体和应激反应，证明了其在表征水生动物先天免疫机制方面的适用性（Liang et al., 2025）。此外，单细胞转录组学已应用于其他生物体，阐明特定细胞类型如何协调抗病毒防御，揭示了感染过程中免疫细胞亚群的动态变化（Triana et al., 2021）。我们假设L. vannamei中不同的肝胰腺细胞类型对SHIV感染表现出差异性的转录应答，包括抗病毒通路的激活和代谢基因表达的偏移。通过整合scRNA测序与下游细胞类型注释和差异表达分析，本研究不仅将绘制虾类肝胰腺对SHIV反应的细胞景观，还将识别参与抗病毒防御的关键细胞群体和分子特征，从而填补虾类免疫学领域的重要知识空白。最终，本研究为未来的功能研究和提升对虾养殖抗病能力的策略建立了宝贵的资源。
