《Viruses》：Peripheral Blood Mononuclear Cell Transcriptomics in Porcine Reproductive and Respiratory Syndrome: A Window into Innate Immune Resistance and Tolerance to Viral Disease
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外周血单核细胞(PBMCs)是全血中免疫活性最高且最易获取的有核细胞组分，在感染和疫苗接种后启动宿主免疫应答。由于PBMC转录组能够捕获多种宿主-病原体互作信号，其为揭示病毒抵抗和耐受的遗传驱动因素提供了有前景的工具。作为该原理的详细案例研究，研究人员考察了猪
外周血单核细胞(PBMCs)是全血中免疫活性最高且最易获取的有核细胞组分，在感染和疫苗接种后启动宿主免疫应答。由于PBMC转录组能够捕获多种宿主-病原体互作信号，其为揭示病毒抵抗和耐受的遗传驱动因素提供了有前景的工具。作为该原理的详细案例研究，研究人员考察了猪繁殖与呼吸综合征(PRRS)——该病至今仍是全球养猪业中经济影响最重大的病毒性疾病之一。在接触PRRS病毒(PRRSV)后，猪依赖两种互补的防御策略：抵抗，即限制病毒复制的能力；以及耐受，即在感染状态下维持生产性能的能力。由于抵抗和耐受表型难以通过实验攻毒直接测量，疫苗接种后收集的间接免疫性状测量提供了一种实用的替代方案。大多数针对PRRSV宿主反应的转录组学研究集中于呼吸道组织，反映了该病毒对肺巨噬细胞的嗜性。然而，经肌肉注射递送的改良活PRRSV疫苗可绕过肺部进入血流，因此PBMCs作为一线防御系统，可产生最早可测量的先天免疫应答。本综述综合了目前关于PBMC转录组模型用于解析病毒性疾病先天抵抗和耐受的文献，以PRRS为主要实例；介绍了研究人员在PRRSV疫苗接种后分析PBMCs的方法；并概述了该领域自2010年代最初的候选基因和数量性状位点(QTL)研究以来的进展，包括近期美国食品药品监督管理局(FDA)批准首个CD163基因编辑PRRSV抗性猪品系，以及单细胞和多组织PBMC图谱的出现，最后探讨了相同的基于PBMC的方法如何延伸至其他宿主-病毒互作研究。
**1. 引言**
现代猪群经长期遗传选择虽提升了生长与繁殖性能，但往往降低了对感染的抵抗力和感染后的耐受性。宿主防御通过抵抗（限制病原载量）与耐受（维持生产性能）两种互补机制实现。由于PRRS病毒(PRRSV)等RNA病毒持续变异抗原表位，快速非特异性的先天免疫对控制早期感染至关重要。本综述旨在综合PBMC转录组作为解析病毒性疾病先天抵抗和耐受分子遗传基础模型的研究进展，并以宿主-PRRSV互作为实例进行详细阐述。
**2. 检索策略与证据综合**
本综述采用叙述性、跨学科综合方法，以PubMed/MEDLINE为主要数据库，辅以Scopus、Web of Science、Google Scholar及FAANG数据门户等资源，检索截止至2026年7月。优先纳入直接报道PBMC或全血转录组学、PRRSV宿主-病原体互作及抗性/耐受遗传学的同行评审研究。
**3. PBMCs作为研究工具**
PBMC是外周血中具有单个圆形细胞核的免疫活性细胞群，可通过Ficoll密度梯度离心分离获得。采血后立即分离PBMC并提取RNA可获得最稳健的转录组数据。研究团队先前评估了九种候选参考基因，确定核糖体蛋白L4(RPL4)、肽基脯氨酰异构酶A(PPIA)和β2微球蛋白(B2M)最适合猪PBMC研究。动物基因组功能注释(FAANG)计划已确立猪血液转录组研究的核心测定标准，新近发布的高质量猪外周血转录组注释及多组织免疫图谱为PBMC转录组学研究奠定了基础。该模型具有低应激、微创、支持同一动物重复纵向采样的优势。
**4. PBMC转录组学作为宿主-病原体互作的窗口**
转录组分析已广泛应用于猪、牛及人类和灵长类疫苗研究。猪PBMC在体外脂多糖刺激、体内沙门氏菌感染、猪肺炎支原体疫苗接种及破伤风类毒素疫苗接种等场景中的转录组分析，已证实其可用于鉴定免疫活性性状并表征不同猪群先天免疫性状的遗传变异。PBMC测得的性状具有可遗传性，并与健康和生产力存在遗传相关。基于PBMC的全转录组研究还揭示了病原体特异性表达特征，多组织转录组图谱结合反卷积分析进一步证实PBMC可代表全身先天免疫状态的微创读数。
**5. PRRSV如何与猪PBMC相互作用**
PRRSV是正义单链RNA动脉炎病毒，分为PRRSV-1（欧洲型）和PRRSV-2（北美型）两个基因型。天然感染主要靶向肺巨噬细胞，而肌肉注射改良活疫苗可直接进入血液，使PBMCs成为最早发动先天免疫应答的细胞。疫苗接种后，PRRSV核酸被Toll样受体(TLR)3、TLR7、TLR9及视黄酸诱导基因I(RIG-I)通路识别，经IRF3、IRF7和核因子κB(NF-κB)激活I型干扰素(IFN)和促炎细胞因子，进而通过JAK-STAT信号诱导干扰素刺激基因(ISG)表达以限制病毒复制。
**6. 研究宿主-PRRSV转录组的组织和细胞模型**
常用模型包括肺组织、支气管淋巴结、肺巨噬细胞、子宫内皮、树突状细胞、全血和PBMC。肺组织和肺泡巨噬细胞转录组研究直接表征了PRRSV感染后的宿主免疫应答。2024年一项单细胞RNA测序(scRNA-seq)研究在PRRSV和非洲猪瘟病毒(ASFV)感染的猪肺泡巨噬细胞中揭示了共享抗病毒网络，包括PARP12、PARP14、HERC5、DDX60、RSAD2和MNDA等基因。
**7. 宿主抵抗与耐受：概念与分子关联**
**7.1 抵抗与耐受的定义**：抵抗是指限制或抑制病原复制的能力；耐受是指在病原复制情况下维持稳态和减少病理损伤的能力。耐受可通过生产性能指标对病原载量回归的斜率来估计，全面耐受的猪其健康和生产力不受病原载量影响。
**7.2 候选基因、受体与QTL**：黏病毒抗性蛋白1(MX1)和泛素特异性蛋白酶18(USP18)过表达与PRRSV复制减少相关。猪4号染色体(SSC4)上的主要QTL与PRRSV攻毒反应密切相关，鸟苷酸结合蛋白5(GBP5)、GBP1和USP18的单核苷酸多态性(SNP)均与PRRS抗性相关。已鉴定多种候选受体，其中CD163介导的内吞及内涵体酸化是病毒脱壳和基因组释放的关键步骤，缺乏功能性CD163的猪对PRRSV表现出强抗性。
**7.3 从候选基因到商业化基因编辑猪**：CRISPR/Cas9技术首次证明CD163缺失猪对PRRSV攻毒具有完全抗性。靶向CD163 SRCR5结构域（主要由外显子7编码）的编辑策略保留了该蛋白的其他生理功能。2025年4月，美国FDA批准了首个CD163Δ外显子7猪品系用于商业育种和食品生产。但CD163缺失猪对利用替代进入残基的PRRSV-1毒株仍易感，且对ASFV等无关病原不具保护力。
**8. 用于评估PRRS抵抗和耐受的PBMC转录组模型**
**8.1 直接与间接表型分析**：直接感染模型需个体标识、疾病登记和攻毒方案，在集约化商业生产中难以实施；间接疫苗接种模型不引起疾病，但可诱导记忆T细胞、B细胞和抗体生成，为免疫活性提供可遗传且与健康和性能相关的基因组标记，更实用且动物福利友好。
**8.2 从候选基因到全转录组扫描**：候选基因法依赖基因功能和通路的先验知识，难以捕获多基因联合作用；全转录组分析提供感染或疫苗接种期间基因活性的全基因组视图，反映宿主免疫反应的多基因协同调控特性。
**8.3 时间序列研究的PBMC疫苗接种模型**：疫苗接种后72小时内PBMC转录组发生显著变化，涉及约3000个差异表达基因(DEG)。6、24和72小时分别有542、2263和357个基因差异表达，24小时为应答峰值窗口。该模型在德国长白猪(DL)和皮特兰猪(Pi)中均捕获到早期PBMC转录应答变异，并显示品种间显著差异。
**8.4 品种依赖性变异**：品种间PRRSV抵抗和耐受存在自然变异。研究发现DL猪PBMC中解整合素金属蛋白酶17(ADAM17)显著过表达，ADAM17可下调CD163受体，这可能为DL猪相对较强的PRRS抗性提供分子解释。
**8.5 PBMC细胞异质性及其解决方法**：PBMC由单核细胞、T细胞、B细胞、NK细胞和树突状细胞等异质性群体组成，细胞组成变化易与单细胞基因表达变化混淆。计算反卷积方法如CIBERSORTx可估算批量数据中的细胞类型组成；2025年研究建立了八种分选猪PBMC亚群的参考谱。单细胞RNA测序提供无需参考谱的互补方案，已成功揭示批量测序中被稀释的细胞内在抗病毒程序，结合反卷积或单细胞测序的PBMC疫苗时间序列设计是未来精准定位抗性和耐受信号驱动亚群的关键方向。
**9. 讨论**
PBMC转录组分析是解析病毒性疾病先天抵抗和耐受分子遗传架构的通用策略。攻毒方案的选择影响检测范围，疫苗接种模型适合候选基因筛选，直接攻毒仍是现场条件下验证抗性的标准。PBMC细胞组成异质性是主要局限，当前反卷积和单细胞方法已在少数猪研究中应用，但标准化参考谱仍相对稀缺。品种间候选基因的可转移性需跨遗传背景验证，多机构联合或荟萃分析是可行路径。CD163从受体鉴定到FDA批准基因编辑猪品系的转化轨迹有力证明了该研究策略的目标导向性和可扩展性。
**10. 结论**
PBMC转录组分析提供了一种微创、可重复的窗口来揭示病毒性疾病先天抵抗和耐受的分子遗传基础，PRRS为该原则提供了详细且证据充分的案例。该领域已从单候选基因分析发展到全基因组及单细胞分辨率分析，最终促成CD163基因编辑猪品系获得监管批准；品种间转录差异进一步支持该模型在候选基因发现中的价值。但细胞异质性仍制约批量数据解释，疫苗接种模型仅是强毒攻毒的近似而非替代，研究结果应视为产生假说而非结论性证据。结合反卷积或单细胞方法的前后攻毒设计是未来解决这些局限性的合理方向，可推广至PRRS及其他先天抵抗和耐受机制尚未阐明的大量病毒性疾病。
