流感病毒是一種重要的人獸共患性病原體,。據(jù)世界衛(wèi)生組織統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),全球每年約有10億人感染流感病毒,,導(dǎo)致約300-500萬重癥病例,,25-50萬死亡病例,。同時(shí),近年來H5亞型高致病性禽流感的全球流行給養(yǎng)禽業(yè)帶來毀滅性的打擊,,造成數(shù)以億計(jì)的家禽和野生鳥類死亡,。值得注意的是,家鴨雖然對流感病毒易感,但多數(shù)為無癥狀帶毒,,不易出現(xiàn)臨床癥狀,。研究表明,家鴨對流感病毒具有較強(qiáng)的適應(yīng)性免疫,,但是其機(jī)制尚不清楚,,而主要組織相容性復(fù)合體 (Major histocompatibility complex, MHC) 是機(jī)體適應(yīng)性免疫的重要組成部分。因此構(gòu)建家鴨完整MHC基因圖譜,、深度挖掘與適應(yīng)性免疫相關(guān)的基因,,是解析家鴨對流感病毒適應(yīng)性免疫機(jī)制的重要途徑。
中國農(nóng)業(yè)大學(xué)生物學(xué)院黃銀花教授長期致力于家禽基因組及抗流感病毒機(jī)制研究,,此次與動物醫(yī)學(xué)院孫洪磊教授合作,,在國際上首次繪制出家鴨MHC基因圖譜,并對MHC區(qū)域基因家族進(jìn)行深入分析,,證實(shí)了鴨適應(yīng)性免疫相關(guān)基因有助于鴨抗流感病毒的假說,,有望為科學(xué)防控流感病毒提供新策略和新思路。該研究論文2024年1月21日在線發(fā)表在國際著名生物學(xué)雜志《BMC生物學(xué)》(BMC biology),。為克服MHC區(qū)域基因密度大,、多態(tài)性高, 常規(guī)的 BAC 測序和全基因組組裝測序均難于獲得該區(qū)域基因組序列圖譜等卡點(diǎn),研究團(tuán)隊(duì)運(yùn)用三代單分子和二代測序數(shù)據(jù), 結(jié)合光學(xué)圖譜和高通量染色體構(gòu)象捕獲技術(shù)的輔助組裝方法,,成功構(gòu)建包含 40 條染色體的北京鴨參考基因組序列 (SKLA1.0),,并注釋了 17896 個(gè)編碼基因和66217 條轉(zhuǎn)錄本。與國際上現(xiàn)有4個(gè)北京鴨基因組,、模式生物雞和斑胸草雀高質(zhì)量基因組相比,,SKLA1.0 具有更高的連續(xù)性(比北京鴨基因組提高近6倍), 且基因組序列和注釋基因集更為完整。更重要的是,,該研究基于高質(zhì)量的北京鴨參考基因組序列SKLA1.0, 在國際上首次構(gòu)建了鴨MHC 區(qū)域完整的基因組序列圖譜和基因圖譜,,發(fā)現(xiàn)鴨的MHC保留原始兩棲動物該區(qū)域的核心基因框架,但是顯著擴(kuò)增MHCI和MHCII類分子,、自然殺傷細(xì)胞受體以及嗜乳脂蛋白基因。研究人員進(jìn)一步分析鴨MHC基因家族功能,,揭示鴨抗禽流感病毒的適應(yīng)性免疫機(jī)制,,包括:多樣化的MHC分子通過廣泛高效識別病原和激活機(jī)體適應(yīng)性免疫,提升鴨對不同病原的免疫監(jiān)視能力,;多樣化的抑制性NK細(xì)胞受體和乳脂球蛋白可有效調(diào)節(jié)適應(yīng)性免疫反應(yīng)強(qiáng)度,,避免炎癥風(fēng)暴的發(fā)生;大量MHCII伴侶分子DMB假基因降低了鴨抗原遞呈效率,,限制了機(jī)體對禽流感病毒或疫苗產(chǎn)生抗體的能力,,這既可解釋鴨具有更強(qiáng)的抗禽流感能力的重要原因,也為水禽禽流感疫苗改進(jìn)提供了新的思路。在此之前,,黃銀花教授團(tuán)隊(duì)繪制了國際上首張家鴨遺傳連鎖圖譜和物理圖譜(Genetics),,構(gòu)建了全球首個(gè)禽流感病毒天然宿主—鴨的全基因組序列精細(xì)圖譜、結(jié)構(gòu)變異圖譜,、基因圖譜和禽流感病毒感染鴨肺轉(zhuǎn)錄組圖譜(Nature Genetics封面文章),,系統(tǒng)闡明了重要抗禽流感病毒免疫基因OAS功能分化和抗病分子調(diào)控機(jī)制(Science China Life Sciences, Frontiers in Immunology, BMC Evolutionary and Biology)。這是該團(tuán)隊(duì)在家禽基因組和抗病免疫領(lǐng)域取得的又一項(xiàng)重要研究成果,,為深度解析水禽抗禽流感適應(yīng)性免疫機(jī)制和研發(fā)水禽專用高效禽流感疫苗指明了方向,。中國農(nóng)業(yè)大學(xué)生物學(xué)院黃銀花教授和動物獸醫(yī)學(xué)院孫洪磊教授為該研究論文的共同通訊作者,生物學(xué)院已畢業(yè)博士研究生胡加祥,、宋林霏和寧夢菲以及在讀博士生牛心語為共同第一作者,。中國農(nóng)業(yè)大學(xué)動物醫(yī)學(xué)院劉金華教授和蒲娟教授、江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院李慧芳研究員和揚(yáng)州大學(xué)龔道清教授參與了本項(xiàng)研究工作,。西北工業(yè)大學(xué)王文教授,、中國農(nóng)業(yè)大學(xué)趙要風(fēng)教授和華中農(nóng)業(yè)大學(xué)周紅波教授給本項(xiàng)目研究提供了寶貴的建議。該研究得到現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系項(xiàng)目(CARS-42)和國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目(32172716)的經(jīng)費(fèi)資助,。