復(fù)旦大學(xué)非全日制研究生生命科學(xué)學(xué)院胡薇教授領(lǐng)銜的復(fù)旦大學(xué)和中國CDC寄生蟲病所聯(lián)合研究團隊，繪制了日本血吸蟲從合抱至性成熟產(chǎn)卵過程的動態(tài)表達(dá)譜，解析了整個發(fā)育過程的基因表達(dá)特征和分子事件，發(fā)現(xiàn)了雌蟲與雄蟲在合抱后的發(fā)育過程中功能分化明顯，到成熟階段達(dá)到完美的功能互補。鑒定了調(diào)控雄蟲合抱的芳香族氨基酸脫羧酶(Sj AADC)及控制雌蟲生殖系統(tǒng)發(fā)育的G蛋白偶聯(lián)受體(SjRL-GPCR)，指出血吸蟲的生殖發(fā)育調(diào)控可能與昆蟲的激素調(diào)節(jié)模式類似。研究成果于3月13日以“Dynamic transcriptomes identify biogenic amines and insect-like hormonal regulation for mediating reproduction in Schistosoma japonicum”為題在《自然通訊》(Nature Communications)上在線發(fā)表。

　　血吸蟲病是一種重要的人畜共患寄生蟲病，流行于76個國家和地區(qū)，超過2億人受感染，是僅次于瘧疾的世界第二大寄生蟲病。在中國、菲律賓和印尼等地流行的是日本血吸蟲，可感染包括人、牛、羊、豬在內(nèi)的40多種哺乳動物。血吸蟲生活史復(fù)雜，在中間宿主體內(nèi)進(jìn)行無性生殖，在終宿主體內(nèi)進(jìn)行有性生殖，其成蟲大量產(chǎn)卵引起宿主強烈的免疫反應(yīng)，造成嚴(yán)重病理損害。蟲卵是其致病與傳播的主要因素。然而，作為吸蟲綱中唯一雌雄異體的種類，血吸蟲的生殖發(fā)育方式非常特殊，既不同于其他雌雄同體的吸蟲，也不同于雌雄異體但可以單獨發(fā)育成熟的線蟲：其雌蟲須與雄蟲合抱后才能啟動生殖發(fā)育至成熟產(chǎn)卵。了解和揭示血吸蟲生殖系統(tǒng)發(fā)育成熟產(chǎn)卵的分子機制，不僅可以從分子水平認(rèn)識血吸蟲這種特殊的有性生殖發(fā)育方式，也可以為開發(fā)抗血吸蟲病疫苗和藥物靶點提供分子信息，對于豐富有性生殖發(fā)育理論認(rèn)知以及控制血吸蟲病均具有重要意義。雖然全世界血吸蟲生殖發(fā)育領(lǐng)域的相關(guān)研究已經(jīng)開展了數(shù)十年，但目前對其機理并不清楚。胡薇教授課題組通過RNA測序技術(shù)分別獲取了日本血吸蟲雌蟲和雄蟲在性成熟過程中的不同時間點的基因表達(dá)譜，展示了4,561條新的血吸蟲轉(zhuǎn)錄本。對該動態(tài)表達(dá)譜分析發(fā)現(xiàn)，日本血吸蟲的雌蟲和雄蟲在合抱前與合抱早期基因表達(dá)譜非常相近，隨后差異越來越大;在整個性成熟過程中，雌蟲表達(dá)譜變化劇烈，無論是表達(dá)變化的基因數(shù)量還是變化程度均遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于雄蟲。而且，雌蟲的表達(dá)基因在合抱后第4-6天之間，超過四分之三的基因表達(dá)下調(diào)。具體的功能分析顯示，雌雄蟲持續(xù)高表達(dá)基因及發(fā)育過程中上、下調(diào)的基因功能顯示，兩種性別的血吸蟲功能分化明顯：雌蟲合抱后一直朝生殖器官發(fā)育及具備強大產(chǎn)卵能力的方向特化，其他與運動、應(yīng)激反應(yīng)等能力退化，而這正好是雄蟲在發(fā)育過程中逐漸強化的功能;說明雌雄蟲的功能在成熟后期實現(xiàn)了完美的互補，儼然發(fā)展為一個緊密依存的“產(chǎn)卵共生體”，即：雌蟲成為產(chǎn)卵機器，雄蟲則努力讓自己變得更“強壯”，為雌蟲產(chǎn)卵提供庇護�；�因表達(dá)模式分析還顯示，性成熟過程豐富的基因表達(dá)譜變化模式，提示其具有復(fù)雜的調(diào)控機制。根據(jù)發(fā)掘與雌蟲卵黃腺發(fā)育程度和合抱比例一致的基因表達(dá)模式，發(fā)現(xiàn)了一批與其生殖發(fā)育高度相關(guān)基因，這些基因只有少數(shù)有明確的功能注釋，大部分為新的血吸蟲特異功能基因，是潛在抗血吸蟲藥物和疫苗新靶點。

　　從這些生殖發(fā)育相關(guān)基因中，課題組通過原位雜交及RNAi等驗證了雌雄合抱相關(guān)的芳香族氨基酸脫羧酶(SjAADC)和雌蟲卵黃腺發(fā)育先關(guān)的G蛋白偶聯(lián)受體(SjRL-GPCR)。特別是，該受體基因與昆蟲的咽側(cè)體抑制素受體具有一定的序列相似性，且血吸蟲中已報道含有與昆蟲類似的咽側(cè)體抑制素及蛻皮素，本研究發(fā)現(xiàn)昆蟲的保幼激素和蛻皮素會導(dǎo)致血吸蟲雌蟲生殖系統(tǒng)的明顯損傷，因此提出新的假說：血吸蟲生殖發(fā)育的調(diào)控模式可能與昆蟲的激素調(diào)節(jié)模式類似。本研究是由復(fù)旦大學(xué)胡薇教授課題組、石樂明教授課題組和中國CDC寄生蟲病所研究人員合作完成，復(fù)旦大學(xué)生命學(xué)院2011級博士生王吉鵬和藥學(xué)院郁穎博士為本文的共同第一作者，胡薇教授為本文的通訊作者。該項目獲得了國家自然科學(xué)基金委的資助。