近日，兽医所动物腹泻病防控创新团队应用单细胞测序技术对猪流行性腹泻病毒（PEDV）感染后不同肠道细胞的功能改变进行了系统性分析，相关研究成果以题为“Identification of Cell Types and Transcriptome Landscapes of Porcine Epidemic Diarrhea Virus-Infected Porcine Small Intestine Using Single-Cell RNA Sequencing”在线发表于免疫学领域国际权威期刊《The Journal of Immunology》。团队首席李彬研究员和华南农业大学樊惠英教授为论文共同通讯作者，范宝超副研究员和周金柱博士为论文共同第一作者。
猪流行性腹泻病毒（Porcine epidemic diarrhea virus，PEDV）为致仔猪腹泻最重要的病原之一，对初生仔猪的致死率可达100%，给全球养猪业造成巨大经济损失。但目前对该病毒致病机制的了解仍不全面，尤其是PEDV感染对靶器官-仔猪肠道不同细胞类型的功能影响并不清楚。
在该项工作中，研究人员对PEDV感染后的仔猪空肠段进行了单细胞测序分析，鉴定了仔猪肠道上皮细胞、杯状细胞、Tuft细胞、肠分泌细胞和干细胞，以及免疫相关B细胞、浆细胞、CD8+ T细胞、Th17细胞和髓样细胞等不同细胞类型的代表性标记分子；新鉴定DNAH11为仔猪肠道Tuft细胞的特异性标记分子。通过对PEDV感染的肠道细胞类型进行鉴定，发现除肠上皮细胞外，杯状细胞和Tuft细胞同样具有PEDV的感染性。
通过对不同细胞类型的转录分析，发现病毒感染上调肠上皮细胞、杯状细胞、Tuft细胞和肠内分泌细胞的凋亡和MAPK信号通路；杯状细胞、tuft细胞和肠内分泌细胞的紧密连接和粘附连接通路显著增加。对不同免疫细胞的转录分析发现，病毒感染会导致T和Th17细胞中T细胞受体、Th1和Th2细胞分化降低，以及B细胞中B细胞受体以及IgA生成信号通路降低。
研究人员通过对PEDV感染后杯状细胞深入分析发现，PEDV感染会显著下调杯状细胞中多种黏蛋白分子的表达。在体外，采用人结肠癌杯状细胞系作为模型发现，PEDV感染会显著降低重要肠道黏蛋白MUC2和其他黏液成分FCGBP、CLCA1和AGR2表达，并对MUC2的外泌具有限制作用。
通过对抗菌肽相关基因的分析发现，PEDV感染显著上调肠上皮细胞中REG3G的表达，而REG3G具有显著抑制PEDV复制作用，并作用于病毒复制周期的胞内复制阶段；进一步的机制研究发现，PEDV感染通过上调IL-33表达，诱导STAT3磷酸化路径上调REG3G表达。
该研究首次采用单细胞技术对PEDV感染的仔猪肠道进行了分析，明确了仔猪肠道不同细胞类型及其代表性标记，系统分析了PEDV感染对肠道不同细胞类型功能的改变，发现PEDV感染对杯状细胞黏蛋白分子的调节作用，以及抗菌肽REG3G的抗病毒作用及上调机制。一系列发现将在动物机体层面进一步加深PEDV致病机制的了解，将为新的防治策略研制提供新思路。
研究得到了十四五国家重点研发计划、国家自然科学基金、江苏省自然科学基金等项目资助。
