基于比较转录组与机器学习解析山羊小反刍兽疫病毒感染与疫苗免疫的关键基因及免疫失调机制

本研究针对小反刍兽疫（PPR）在印度等流行地区持续构成威胁、现有疫苗存在热稳定性差及无法区分感染与免疫动物（DIVA）等问题，由研究人员开展自然感染与疫苗免疫条件下的比较转录组分析。研究发现，疫苗接种可激活与自然感染相似的保护性免疫通路（如细胞因子-受体互作、IL-17信号等），并鉴定出感染特异性炎症基因（如IL-6、IL1A）和疫苗特异性核糖体基因（如RPS27A等）。机器学习验证显示这些标志基因分类准确率超90%，为开发新一代DIVA疫苗及诊断工具提供关键靶点。

尽管疫苗接种工作持续开展，小反刍兽疫（Peste des petits ruminants, PPR）在印度等流行地区仍构成重大挑战。现有疫苗虽有效，但存在热稳定性差（thermolability）和无法区分感染与 vaccinated 动物（DIVA）等局限。解析自然感染与疫苗诱导免疫过程中宿主-病原体互作的分子机制，对开发下一代控制策略至关重要。本研究通过比较自然感染PPRV山羊（数据集GSE132429, n=16）和Sungri/96疫苗免疫山羊（数据集GSE155504, n=10）的外周血单核细胞转录组，揭示了保护性免疫的共同与特有分子特征。差异基因表达分析鉴定出感染样本中1,874个DEGs（238个上调、534个下调）和疫苗样本中1,838个DEGs（286个上调、534个下调）。比较分析发现12个上调与11个下调枢纽基因在两种条件下共享，表明疫苗接种成功激活了与自然感染相似的保护性免疫通路，包括细胞因子-细胞因子受体互作（cytokine-cytokine receptor interaction）、IL-17信号通路以及RIG-I样受体（RIG-like receptor）信号通路。重要的是，研究鉴定出可区分感染与免疫的条件特异性基因：感染特异性基因（如IL-6和IL1A）提示病理性炎症，而疫苗特异性基因包括核糖体蛋白（RPS27A、RPS14、RPS29、RPS18），反映受控的免疫记忆形成。对这些独特枢纽基因进行机器学习验证，实现了超过90%的分类准确率，证实其作为生物标志物在DIVA应用中区分PPRV感染与免疫动物方面具有强大潜力。这些发现表明，当前PPR疫苗在有效模拟自然感染关键方面的同时，保留了独特的保护特性，为开发增强型诊断工具、具有DIVA能力的下一代疫苗以及靶向治疗干预措施以减少小反刍动物PPR负担提供了潜在靶点。