人源化小鼠模型中疟原虫肝期发育的全基因组转录谱解析及其治疗靶点发现

本研究针对疟疾防治中关键而研究薄弱的肝期（LS）阶段，通过构建荧光标记的PfNF54CSPGFP虫株，利用人源化FRG huHep小鼠模型首次系统绘制了恶性疟原虫（Pf）肝期发育的时空转录图谱。研究揭示了ApiAP2转录因子家族对肝期发育的调控网络，发现PTEX蛋白转运系统在肝期的活跃表达，鉴定出包括LISP2在内的潜在药物靶点。特别通过比较Pf与间日疟原虫（Pv）的转录差异，首次证实Pf肝期不表达性阶段决定因子AP2-G，为疟疾传播阻断策略提供新见解。该成果为肝期疫苗和药物研发奠定了分子基础。

疟疾仍是全球重大公共卫生威胁，每年导致超2亿病例和60万死亡。尽管现有防控措施取得进展，但疟疾发病率的下降趋势近年陷入停滞。疟原虫在按蚊叮咬后，其子孢子侵入肝细胞并发育为肝期裂殖体，这个无症状阶段既是理想疫苗靶点，也是预防性药物的黄金窗口。然而由于技术瓶颈，恶性疟原虫（Pf）肝期发育的分子机制长期处于"黑箱"状态——原虫对正常人肝细胞的高度选择性、体外培养效率低下等问题，严重阻碍了相关研究。

美国西雅图儿童研究所等机构的研究团队突破技术壁垒，在《Nature Microbiology》发表里程碑式成果。通过构建表达绿色荧光蛋白（GFP）的PfNF54CSP^GFP转基因虫株，结合人源化FRG huHep小鼠模型和荧光激活细胞分选（FACS），首次实现了肝期感染细胞的精准分离。研究人员对2、4、5、6天不同发育阶段的寄生虫进行全基因组转录组测序（RNA-seq），并与间日疟原虫（Pv）肝期转录组进行跨物种比较。关键技术包括：1）CSP启动子驱动的GFP报告系统构建；2）人源化小鼠肝细胞感染模型；3）高纯度肝期寄生虫分选技术；4）杂交捕获增强的疟原虫转录组测序；5）蛋白质互作网络分析。

"肝期寄生虫转录动态"部分揭示，子孢子向肝期滋养体转化伴随运动相关基因（如MyoA、CSP、CelTOS）的下调，而核糖体生物合成通路显著激活。差异表达基因（DEGs）聚类分析识别出9个特征性表达模块，其中脂肪酸和类异戊二烯代谢途径在感染早期（day 2）即被激活，这与寄生虫快速建立肝内复制生态位的需求相符。

"转录调控网络"部分通过ApiAP2转录因子结合基序分析，发现灵长类疟原虫特有的PF3D7_1222400等新型调控因子。蛋白互作网络揭示HSP101介导的PTEX转运体与肝期发育密切关联，EXP2作为营养通道兼转运组分的双重功能得到验证。

"肝期输出蛋白质组"部分鉴定出102个含疟原虫输出元件（PEXEL）和136个非经典输出蛋白（PNEP），其中分泌型PLM蛋白达353种。值得注意的是，肝期特异性蛋白LISP2的基因敲除导致裂殖体尺寸显著减小，证实其在晚期肝期发育中的关键作用。

"抗原变异与免疫逃避"部分首次在肝期检测到变异表面抗原PfEMP1的表达，10个var基因（如PF3D7_0421300）在所有生物学重复中稳定转录，提示肝期可能参与变异抗原库的重置。

"种间发育差异"部分通过比较Pf day6与Pv day8肝期转录组，发现Pf不表达性阶段主调控因子AP2-G，而Pv肝期已存在性阶段决定现象。利用PfNF54^AP2G-GFP报告系统证实，Pf需经历至少一个无性繁殖周期后才启动性阶段转换。

该研究系统解析了疟原虫肝期发育的分子蓝图，为肝期靶向药物设计提供了PTEX组分、代谢酶等候选靶点。发现的种间发育差异提示Pf与Pv可能需要不同的传播阻断策略。特别值得注意的是，肝期表达的变异抗原可能影响疫苗逃逸机制，而PTEX转运体的验证为理解宿主-寄生虫互作开辟新视角。这些发现将加速疟疾预防性干预措施的开发，对实现疟疾消除目标具有重要战略意义。