快报 | 转录组分析揭示分枝杆菌以高MOI侵染巨噬细胞会特异性激活I型干扰素通路

作者：丁玥，贝呈，薛清华，牛良飞，童静峰，陈义旺，Howard E. Takiff，高谦，晏博

第一作者及单位：丁玥和贝呈：上海医学院基础医学院教育部/卫健委/医科院医学分子病毒学重点实验室，复旦大学

通信作者及单位：晏博，上海市公共卫生临床中心；高谦，复旦大学基础医学院

Transcriptomic Analysis of Mycobacterial Infected Macrophages Reveals a High MOI Specific Type I IFN Signaling.

Ding Y, Bei C, Xue Q, Niu L, Tong J, Chen Y, Takiff HE, Gao Q, Yan B.

Infect Immun, 2023 Jun 20: e0015523.

doi: 10.1128/iai.00155-23. Online ahead of print.

PMID: 37338365.

研究背景

巨噬细胞体外感染模型是研究宿主与分枝杆菌相互作用的重要工具。以不同多重性感染（multiplicity of infection, MOI）侵染巨噬细胞将会导致被感染细胞的占比和单个细胞菌载量等方面的差异，并最终导致不同的生物学结果。为了研究不同MOIs下分枝杆菌感染的宿主细胞的不同免疫应答，我们使用海分枝杆菌以4个代表性的MOIs（0.1、1、10和50）侵染RAW264.7巨噬细胞。通过RNA-seq对各组巨噬细胞的基因表达谱进行检测，分析比较其不同的表达特征，并进一步在结核分枝杆菌和原代巨噬细胞感染模型中进行了验证。

研究方法

野生型海分枝杆菌以MOI：0.1、1、10和50感染RAW264.7巨噬细胞。感染后的4、24 h收集细胞总RNA进行测序，生成转录组数据；使用生物信息学工具edgeR对转录组数据进行差异表达基因（DEGs）分析，比较不同MOI感染组之间的差异。进一步使用GO、KEGG、STRING数据库进行基因集富集分析，了解DEGs的功能和通路；使用台盼蓝细胞染色，评估不同MOI感染组细胞死亡程度；使用流式细胞分选的方法，将被感染的巨噬细胞与未感染的巨噬细胞分离，使用RT-PCR方法对关键基因的表达进行定量检测，并验证结论在原代细胞和结核分枝杆菌感染模型中的适用性。

研究结果

通过对不同MOI感染巨噬细胞的转录组数据进行差异表达基因（DEGs）分析，我们发现不同MOI感染的巨噬细胞的转录组存在差异。仅有10%的DEGs在所有MOI感染巨噬细胞中共享，提示巨噬细胞对分枝杆菌以不同MOIs感染呈现出不同的免疫反应。例如，低MOI感染是巨噬细胞增殖和分化相关功能基因富集，而高MOI感染则是巨噬细胞死亡相关基因富集。通过台盼蓝染色也观察到高MOI感染无论在早期（4 h）还是晚期（24 h）均导致严重的细胞死亡。

进一步KEGG通路富集分析显示，信号通路分为感染剂量依赖和感染剂量不依赖两种类型。感染剂量依赖通路以I型干扰素相关通路为代表，仅在高MOI下富集；而感染剂量不依赖通路以TNF信号通路为代表，在所有MOI中都能富集。此外，通过流式细胞分选，我们将被感染的巨噬细胞与未感染的巨噬细胞分离，并发现吞噬分枝杆菌是激活I型干扰素通路的关键因素。

最后，通过RT-PCR检测关键基因的表达，我们证明了本研究中海分枝杆菌感染巨噬细胞系的结论同样适用于海分枝杆菌-原代细胞感染和结核分枝杆菌-巨噬细胞感染模型。

研究结论

研究表明，分枝杆菌以不同MOIs感染巨噬细胞能激活宿主的不同免疫通路，其中I型干扰素通路仅特异性地在高MOI感染组中被激活。本研究的结果显示MOI的选择在分枝杆菌感染实验中的重要性，为最适MOI的选择提供了基于实验数据的参考。

参考文献略

注：除非特别声明，本公众号刊登的所有文章不代表《中国防痨杂志》期刊社观点。

供稿：高    谦

编辑：孟    莉

审校：范永德

发布时间：2023-07-03