Highlights

1、匯總了互作轉錄組醫學常見實驗設計、解讀了相關文章思路

2、在醫學領域，宿主與微生物的互作轉錄組研究正成為挖掘宿主抗病基因、揭示微生物致病機制的關鍵技術。

3、派森諾提供宿主-微生物互作轉錄組服務，助力互作研究，項目經驗豐富。

之前通過國自然熱點 | 宿主-微生物相互作用——互作轉錄組測序詳解這篇軟文給大家介紹了互作轉錄組的基本知識。簡要來說互作轉錄組測序可以同時對互作的兩個或多個物種進行建庫測序，更能反映宿主和病原體真實的表達情況，在抗病或致病機理研究、新藥開發和生理適應等領域具有廣泛的應用前景。今天再跟著小派一起來看看互作轉錄組在醫學領域應用的詳細介紹吧。

一、互作轉錄組在醫學中的應用方向

互作轉錄組通過同時獲取宿主與特定微生物的動態基因表達網絡，科研人員能夠精準挖掘宿主抗病基因、揭示微生物致病機制，尤其在感染性疾病機制解析和精準診療中應用廣泛。人體存在種類豐富的微生物，他們之間復雜的相互作用被精密的基因網絡調控，但大部分病原體-宿主機制網絡仍不清晰。

1、病原體致病機制解析

通過對比病原體在游離狀態與感染宿主后的轉錄組差異，可識別其毒力相關基因（如黏附素、侵襲素、毒素編碼基因）及代謝重編程通路。比如鼠傷寒沙門菌感染人永生化上皮細胞后，在鼠傷寒沙門菌中發現一個高度上調的sRNA—毒力因子PinT。

2、宿主免疫應答機制研究

通過比較宿主在病原體侵染前后的基因變化，揭示宿主感染后免疫信號通路（如TLR/NF-κB、干擾素通路）的激活或抑制模式，及關鍵效應分子（細胞因子、趨化因子）的表達變化。比如通過建立肺炎鏈球菌對Ⅱ型肺泡上皮細胞感染模型，發現肺炎鏈球菌激活了上皮細胞的活性氧解毒途徑。

二、互作轉錄組測序方案設計

互作轉錄組實驗基本設計思路是互作樣本中的物種與各自物種的對照樣本進行差異比較。互作轉錄組標準的樣本構成為兩個物種的對照樣本以及互作樣本。互作轉錄組對互作樣本中的兩個物種同時取樣、提取RNA、建庫、上機測序。最后獲取兩個物種RNA的測序結果并分別與這兩個物種的對照組進行后續轉錄組分析。

三、互作轉錄組實驗設計及思路

1、Dual RNA-seq identifies genes and pathways modulated during Clostridioides difficile colonization

互作轉錄組揭示艱難梭菌定植過程中被調控的基因與通路

期刊：mSystems，Q1

研究背景：

艱難梭菌是最常見的醫院獲得性腸道病原體之一。成功定植腸上皮后，艱難梭菌增殖并分泌毒素，這些毒素是破壞上皮屏障、造成組織損傷及感染過程中液體積聚的主要原因。本研究利用一種“厭氧-需氧”雙環境體外人腸道模型系統解析了艱難梭菌感染早期和宿主的轉錄組應答。

實驗材料：

宿主：人腸上皮細胞系 Caco-2

病原體：艱難梭菌

組別：腸上皮細胞、艱難梭菌、侵染后3、6、12、24h互作樣本

結果：

感染3–24小時后不同時間點細菌差異表達基因存在一定共性，而宿主轉錄譜則差異顯著，重疊極少。與宿主細胞共培養時，艱難梭菌多種細胞壁相關蛋白表達降低。基因功能及通路富集分析提示，哺乳動物與細菌細胞的嘌呤/嘧啶合成通路均可能發生協同調控。負責細胞表面蛋白切割的分泌型金屬蛋白酶在感染過程中表達下調；缺失該酶的突變株在感染中對上皮細胞的黏附能力顯著增強。

2、Dual RNA sequencing reveals dendritic cell reprogramming in response to typhoidal Salmonella invasion

互作轉錄組揭示樹突狀細胞在傷寒沙門氏菌侵襲下的重編程

期刊：Communications Biology，Q1

研究背景：

傷寒沙門氏菌會導致每年全球近1000萬人出現傷寒，嚴重者會危及生命。然而，傷寒沙門氏菌侵襲力的分子決定因素仍不明確。樹突細胞（DC）是人免疫系統的關鍵專職抗原呈遞細胞，致病細菌破壞DC功能和阻止T細胞識別的能力有助于它們在宿主內的存活和傳播，但具體機制仍未知。

實驗材料：

宿主：人單核細胞來源的樹突狀細胞（MoDC）

病原體：鼠傷寒沙門氏菌S. Typhi

組別：未感染的細胞、感染的細胞以及在體外液體培養基中培養的細菌

結果：

本研究闡明了S. Typhi的毒力分子機制，特別強調了鐵在其與DC相互作用中的重要性。S. Typhi 能夠對DC誘導的硝化應激通路啟動強大的應答。我們提出了一個模型：DC的鐵攝取以及適當的細胞內運輸是宿主用于防止細胞內細菌感染的重要防御機制，而人類病原體 S. Typhi 能夠繞過這一機制。