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    姚新生课题组首次完成蝙蝠TR Loic-VDJC胚系基因注释和TCR CDR3组库特征分析等研究

    发布时间 :2023-11-09  

    蝙蝠是唯一会飞行的哺乳动物,约占哺乳动物种类的20%(仅次于啮齿目),含20科,1200多种。蝙蝠因携带多种人畜共患病毒而无明显疾病表现、长寿命、肿瘤发生率低和代谢高的典型生物学特征,在医学以及生命科学领域受到越来越多的重视。

    T细胞是哺乳动物适应性免疫应答的核心,课题组早在2011年开始关注蝙蝠的T细胞应答研究。由于缺乏蝙蝠染色体水平基因组序列,蝙蝠TR基因座的VDJC基因序列组成和TCR CDR3组库特征的研究一直是空白。近年来,随着测序技术颠覆性的变革,多种蝙蝠的基因组测序和组装得已完成。我们采用IMGT-LIGMotif和12/23 RSSmotifscreen等工具和方法,首次从胚系基因水平注释出马铁菊头蝠、苍白矛吻蝠、伏翼的TRB的VDJC基因和RSS序列:Rhinolophus ferrumequinum:29TRBV;15TRBJ;2 TRBD;2 TRBC;Phyllostomus discolor:100 TRBV;13 TRBJ;2 TRBD;2 TRBC;Pipistrellus pipistrellus:15TRBV;13TRBJ;2 TRBD;2 TRBC。我们将3种蝙蝠TRB-VDJC基因,同目前已注释的哺乳动物TRB基因座基因进行了同源性和差异比较(IMGT中完整TRB基因座注释的哺乳动物:牛,骆驼,狗,猫,猩猩,鼠,人,猴,雪貂,兔,羊,猪)。我们新增加的蝙蝠TRB VDJC胚系基因注释,使具有完整的哺乳动物TRB基因座物种数目由12种增加到13种,为探讨蝙蝠T细胞应答的特征以及从进化角度对比分析不同哺乳动物之间适应性免疫的进化提供了具体的对比的基因序列(VDJC和RSS序列已全部公开共享)。

    基于马铁菊头蝠、苍白矛吻蝠、伏翼的TRB-VDJC胚系基因注释,我们生成了蝙蝠TRB胚系基因参考数据库,初步构建出用于分析不同种类蝙蝠TCR CDR3组库,建立了初步试用于蝙蝠TRB-VDJC分析的MiXCR分析工具平台。通过杭州艾沐蒽公司完成的中菊头蝠样本制备、5’RACE法进行TCRbeta chain CDR3组库的建库、ImmuHub®技术平台二代测序,获取原始的下机数据(数据已在公共平台共享),我们从VDJ的取用、CDR3区的长度和AA组成、CDR3 motif、CDR3的多样性和克隆性、CDR3区核苷酸的插入和缺失等特征,根据课题组多年在人和小鼠TCRCDR3组库研究中的积累,首次对比阐述了蝙蝠TRB CDR3组库的基本特征,为开展蝙蝠T细胞抗病毒、抗肿瘤的特异应答或耐受机制,提供了全新的解决方案。

    自1955年在蝙蝠中检测出狂犬病毒以来,经过60多年的研究,已发现蝙蝠可携带4000多种病毒,我们针对这个非常神奇的生命现象,根据目前国际上多个实验室所开展的自然状态下不同种类蝙蝠中,人畜共患病毒的基因序列和相应抗体水平的监测,以及部分实验室通过圈养蝙蝠,开展不同种类病毒或疫苗免疫后,蝙蝠B细胞分泌抗体的水平和中和效应等研究,回顾了全球在80多种蝙蝠中所开展的23种严重人畜共患病毒的研究结果,我们系统分析后发现,同一种类蝙蝠可携带多种严重的人畜共患病毒,并分泌多种病毒抗体,同一种病毒亦可选择不同种类蝙蝠为宿主,提示蝙蝠耐受病毒存在共同的先天和适应性免疫应答机制。但亦有大量的实验证据证实部分种类蝙蝠并不能耐受狂犬病毒、真菌等,提示蝙蝠亦存在与其他哺乳动物类似的特异性应答病毒机制。这些系统的分析结果为蝙蝠和病毒的协同进化等研究提供了全新的思路。

    本项目获得国家自然科学基金(31860257)和贵州省高层次人才项目(No. [2018] 5637)的支持,目前课题组开展的创新性工作,为进一步开展蝙蝠的T细胞适应性免疫应答、蝙蝠和病毒的协同进化等研究提供了基础和全新的方向。目前已共享的CDR3组库数据(https://www.ncbi.nlm.nih.gov/, PRJNA877449 );已发表的工作:(1)TR Locus Annotation and Characteristics of Rhinolophus ferrumequinum [J].Front. Immunol., Sec. Comparative Immunology, 30 September 2021[中科院Top期刊,IF2022=8.7,第一作者2018级研究生周浩和青年教师马龙(目前于浙江大学/爱丁堡大学读博),通讯作者姚新生]。(2)New insights into the germline genes and CDR3 repertoire of the TCRβ chain in Chiroptera[J]. Front. Immunol. Sec. Comparative Immunology, 27 March 2023 [中科院Top期刊,IF2023=7.3,第一作者2018级研究生周浩(目前于日本大阪大学读博),通讯作者姚新生和马龙]。(3)Severe zoonotic viruses carried by different species of bats and their regional distribution [J]. Clinical Microbiology and Infection. 2023 Oct 5:S1198-743X(23)00491-3. [中科院一区Top期刊,IF2023=14.2,第一作者2021级研究生刘泽刚,通讯作者姚新生]。

    (一审:李俊二审:覃明三审:刘晖图文:姚新生教授课题组)

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