秦启伟教授团队在海水鱼类神经坏死病毒感染致病机制研究上取得重要突破

近日，华南农业大学海洋学院秦启伟教授团队利用单细胞测序技术等手段破译了RGNNV感染石斑鱼中枢神经系统的细胞类型，揭示了病毒感染导致宿主细胞死亡机制。研究成果发表在国际病原学权威学术期刊《PloSPathogens》，题目为Single-cellRNA-seqlandscapemidbraincellresponsestoredspottedgroupernervousnecrosisvirusinfection。（论文在线网址https://doi.org/10.1371/journal.ppat.1009665）。该论文解析了石斑鱼中脑神经细胞的类型，深入了解了神经坏死病毒攻击的细胞类型，致病机制和宿主抵抗病毒的方式，导致神经细胞死亡的可能途径，为进一步研究病毒如何感染硬骨鱼中枢神经系统提供了基础。神经坏死病毒（NervousNecrosisVirus，NNV）是最严重的海洋鱼类病毒性病原之一，在全球范围内可感染导致超过50种海水鱼类死亡，尤其对仔鱼和幼鱼危害很大，感染后一周内死亡率可达100%。NNV是一种正链RNA病毒，属于野田村病毒科，NNV可分为四种基因型分别为拟鲹NNV（SJNNV）、红鳍东方鲀NNV（TPNNV）、条斑星鲽NNV（BFNNV）和赤点石斑鱼NNV（RGNNV）。NNV已成为世界范围内养殖鱼类最重要的威胁之一，且近年受感染的鱼类种类和受危害程度迅速增加，研究其致病机理和宿主的抵抗机制意义重大。NNV主要感染鱼类中枢神经系统和视网膜神经系统，而中枢神经系统细胞组成复杂且功能多样性，因此很难识别病毒靶向感染攻击的特定类型细胞。以石斑鱼为研究对象，通过原位杂交示踪发现RGNNV主要感染石斑鱼的中脑部位。对感染鱼和未感染鱼的中脑进行单细胞测序，鉴定出35种不同细胞亚型，包括28种神经元细胞和7种非神经元细胞类型。针对不同亚群细胞，通过双色荧光原位杂交发现RGNNV攻击的细胞类型为GLU1和GLU3神经细胞，进一步对这两类细胞进行差异分析，发现与膜形成、裂解和转移的通路在感染组中显著富集，同时，胞质液泡形成和凋亡相关基因在这两类细胞中显著高表达，这可能是导致细胞死亡的原因。此外，针对非神经元细胞中的免疫细胞分析发现病毒感染后，石斑鱼脑中巨噬细胞数目显著增多，进一步分析发现，病毒感染后在中脑组织小神经胶质细胞向M1型巨噬细胞转化并产生炎症细胞因子，以减少病毒对神经组织的损伤。海洋学院青年教师王庆为论文的第一作者，赵会宏副教授和秦启伟教授为通讯作者。该研究工作得到了国家自然科学基金项目（U20A20102、31930115，41806151，31972768），以及广州市科技计划项目（202002030206）的资助。（文图/海洋学院王庆）