在水产养殖业蓬勃发展的当下，它已然成为全球粮食安全的重要支柱，为无数人提供着关键的蛋白质来源。然而，如同平静湖面下暗藏的漩涡，传染性疾病正悄无声息地威胁着这个行业的可持续发展与生产效率，其中十足目虹彩病毒 1（DIV1）更是让甲壳类水产养殖如临大敌。DIV1 属于虹彩病毒科，是一种大型双链 DNA 病毒，其 “作案范围” 极广，能感染众多无脊椎动物。近年来，它频繁在全球虾类养殖中引发大规模疫情，给虾农们带来了惨重的经济损失，就像一场无情的风暴，席卷着整个虾类养殖业。
在对 DIV1 的研究中，虽然人们已经在病因、病理、流行病学、检测和诊断等方面取得了一定进展，但病毒感染的分子机制以及宿主的应对策略，却如同隐藏在重重迷雾之中，让人难以看清。对于像虾这样的节肢动物而言，它们没有高等动物所具备的适应性免疫系统，只能依靠先天免疫来抵御病原体的侵袭。在这场看不见硝烟的战斗中，血细胞（hemocytes）作为主要的免疫效应细胞，发挥着至关重要的作用，就如同战场上的先锋部队，冲锋陷阵。同时，免疫相关基因和信号通路，像 Toll 和 IMD 通路，也积极参与到病原体识别和防御机制中。而新陈代谢重编程在病毒感染过程中也有着不可忽视的作用，病毒会巧妙地利用宿主的代谢途径，为自己的复制 “添砖加瓦”。可即便有了这些发现，虾类代谢重编程背后的具体机制依旧是未解之谜。
在这样的背景下，国内的研究人员挺身而出，决心揭开这重重迷雾。他们聚焦于罗氏沼虾（Macrobrachium rosenbergii）感染 DIV1 后的情况，开展了深入的研究。这项研究成果发表在《Aquaculture Reports》上，为该领域带来了新的曙光。
研究人员主要运用了以下关键技术方法：首先是高通量测序技术，包括 mRNA 测序（mRNA - seq）和微小 RNA 测序（miRNA - seq），以此来全面分析罗氏沼虾血细胞在感染 DIV1 后的基因和 miRNA 表达变化；其次，通过生物信息学分析，如对测序数据进行处理、筛选差异表达基因和 miRNA，预测 miRNA 的靶基因，并进行基因本体（GO）和京都基因与基因组百科全书（KEGG）通路富集分析；最后，利用定量实时荧光定量聚合酶链式反应（qRT - PCR）对部分差异表达基因和 miRNA 进行验证，确保研究结果的可靠性 。
下面来详细看看研究结果：
- mRNA 表达谱分析：研究人员构建了感染 DIV1 和未感染的罗氏沼虾 cDNA 文库，并进行 Illumina 深度测序。经过严格的数据筛选和处理，发现感染组和对照组在基因表达上存在明显差异，共鉴定出 2090 个差异表达基因（DEGs），其中 919 个上调，1171 个下调。通过对这些差异表达基因进行 GO 和 KEGG 富集分析发现，它们主要富集在蛋白质降解途径、免疫反应相关过程，以及 PI3K - Akt 信号通路、糖酵解 / 糖异生、HIF - 1 信号通路、AMPK 信号通路和 mTOR 信号通路等多个关键信号通路中。这表明 DIV1 感染对罗氏沼虾的基因表达产生了广泛而深刻的影响，涉及到多个重要的生物学过程和信号通路。
- miRNA 表达谱分析：研究人员同样构建了感染组和对照组的小 RNA 文库并测序。在筛选掉其他类型的非编码 RNA 后，共鉴定出已知 miRNA 和新 miRNA。进一步分析发现，感染 DIV1 后有 56 个差异表达 miRNA（DEMs），其中 43 个上调，13 个下调。对这些差异表达 miRNA 的靶基因进行预测，并与差异表达基因进行联合分析，得到 289 个差异预测靶基因（DETGs）。对这些靶基因进行 GO 和 KEGG 分析显示，它们显著富集在免疫反应、甘油磷脂代谢过程等生物学过程，以及 PI3K - Akt 信号通路、糖酵解 / 糖异生、HIF - 1 信号通路等多个信号通路中。这说明 miRNA 在罗氏沼虾感染 DIV1 后的免疫反应和代谢调节中发挥着重要的调控作用。
- DEGs 和 DEMs 参与的免疫和代谢通路：基于上述发现，研究人员构建了与免疫功能和代谢相关的 miRNA - mRNA 网络。结果显示，在 PI3K - Akt 信号通路介导的免疫反应中，miR - 236 - 5p、miR - 130a - 3p 和 miR - 365 - 5p 等差异表达 miRNA 可能激活 PI3K 介导的免疫反应；在糖酵解信号通路介导的代谢重编程中，miR - 279 - 3p、miR - 142 - 5p 和 miR - 705 - 5p 等差异表达 miRNA 可能发挥重要作用。这进一步揭示了 miRNA 在调控罗氏沼虾免疫和代谢过程中的关键作用，以及它们与相关信号通路之间的紧密联系。
- qRT - PCR 验证：为了确保高通量测序结果的可靠性，研究人员选取了 9 个差异表达基因和 11 个差异表达 miRNA 进行 qRT - PCR 验证。结果表明，qRT - PCR 数据与 mRNA - seq 和 miRNA - seq 数据高度吻合，有力地证实了之前测序结果的准确性和可靠性。
综合研究结论和讨论部分，这项研究有着极其重要的意义。它首次全面深入地揭示了罗氏沼虾感染 DIV1 后，血细胞免疫反应和代谢重编程的分子机制，尤其是明确了 miRNA 在其中的关键调控作用。研究发现 PI3K - Akt 信号通路在罗氏沼虾应对 DIV1 感染中起着关键作用，miRNA 作为上游调节因子，通过调控该通路以及其他免疫和代谢相关通路，影响着宿主的免疫反应和代谢状态。同时，研究还发现 DIV1 感染会导致罗氏沼虾出现代谢重编程，表现为糖酵解相关基因上调，三羧酸循环（TCA cycle）相关基因下调，而 miRNA 在这一过程中也扮演着重要角色。这些发现不仅加深了人们对宿主与病原体相互作用机制的理解，更为后续开发针对 DIV1 感染的防治策略提供了重要的理论依据和潜在的治疗靶点。例如，未来或许可以通过调节特定 miRNA 的表达，来干预 PI3K - Akt 信号通路和代谢重编程过程，从而抑制病毒复制，提高罗氏沼虾的抗病能力。但目前研究也存在一些局限性，比如许多差异表达 miRNA 的具体靶基因还需要进一步实验验证，miRNA 在 DIV1 感染过程中的时间动态变化也有待深入研究。不过，总体而言，这项研究为水产养殖领域应对 DIV1 感染开辟了新的方向，有望为解决实际生产中的难题带来新的突破。
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