《FEMS Microbes》：In vitro growth of Toxoplasma gondii tachyzoites on different host cell lines selects for changes in efficiency of invasion and parasite surface antigen gene expression
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本研究针对弓形虫广谱宿主适应性的分子机制难题，通过体外实验室进化模型，系统揭示了寄生虫在不同宿主细胞系传代后出现的表型分化现象。研究发现连续传代70次后，虫株在入侵效率、MIC2分泌能力和表面抗原基因表达等方面产生显著差异，为理解病原体宿主适应性进化提供了重要理论依据。
作为专性细胞内寄生原虫，弓形虫（Toxoplasma gondii）展现出令人惊叹的宿主广谱性，几乎能感染所有温血动物。这种泛宿主特性使得它必须适应不同宿主体内千差万微的细胞微环境，包括代谢差异、免疫防御机制等。然而，寄生虫如何快速调整其入侵策略和表面抗原表达以优化在不同宿主中的生存效率，这一直是寄生虫学领域的关键科学问题。
为揭示弓形虫宿主适应性的分子基础，研究团队设计了一项精巧的实验室进化实验。他们选取了已在活体内传代20年的II型ME49虫株作为起始材料，将其分别接种到人包皮成纤维细胞和牛肾上皮细胞两种截然不同的宿主细胞系中进行连续传代。经过至少70次传代后，比较分析这些虫株在生长特性、重要粘附素分泌和全基因组表达谱方面的变化。
研究结果显示，长期在不同宿主细胞中传代确实引导虫株朝不同方向演化。与人源细胞共进化虫株相比，适应牛源细胞的虫株在入侵效率、MIC2（microneme protein 2，微线体蛋白2）分泌能力和表面抗原基因表达谱方面均出现显著差异。尤为值得注意的是，转录组分析表明表面抗原基因家族的表达变化最为突出，提示这些基因在宿主适应性过程中扮演关键角色。
主要技术方法
本研究采用实验室进化实验设计，将ME49虫株分别在HFF（人包皮成纤维细胞）和MDBK（Madin-Darby牛肾细胞）两种细胞系中连续传代70次以上。通过比较寄生虫生长曲线评估适应性变化，利用免疫荧光技术检测MIC2分泌动态，并采用RNA测序进行全转录组分析。
宿主细胞传代诱导表型分化
通过系统比较不同传代虫株的生物学特性，研究人员发现长期适应特定宿主细胞环境会导致寄生虫入侵效率发生显著改变。与原始虫株相比，经过70次传代的虫株对人类源和牛源细胞的入侵能力出现明显分化，表明寄生虫已针对特定宿主细胞类型优化其入侵机制。
MIC2分泌模式重塑
作为关键入侵相关因子，MIC2的分泌水平在适应不同宿主细胞的虫株中呈现差异化表达。实验数据显示，经过宿主特异性传代的虫株在接触相应宿主细胞时，MIC2的分泌动力学发生显著改变，提示寄生虫可能通过调整微线体蛋白分泌策略来优化入侵效率。
表面抗原基因表达重构
转录组分析揭示最显著的改变集中于表面抗原基因家族。这些基因在适应不同宿主细胞的虫株中呈现截然不同的表达模式，部分基因表达上调而另一些则下调，表明寄生虫可能通过表面抗原"调色板"的重编程来应对不同宿主环境的选择压力。
讨论与意义
本研究通过实验室进化模型直观展示了弓形虫在面对不同宿主细胞环境时的快速适应能力。表面抗原基因表达的可塑性为解释寄生虫广谱宿主适应性提供了分子基础，这些基因可能作为"分子开关"帮助虫体在不同宿主间转换时快速调整其表面特征。MIC2分泌模式的改变则表明，除了表面抗原变异外，寄生虫还通过优化入侵相关因子的分泌动力学来适应特定宿主细胞类型。
该研究的创新之处在于首次通过受控实验室环境揭示弓形虫宿主适应性的动态演化过程，为理解野生环境中寄生虫宿主范围扩展的机制提供重要启示。发表在《FEMS Microbes》的这项成果不仅深化了对寄生虫生物学的基本认识，也为开发针对寄生虫适应性进化的干预策略奠定理论基础。从更广泛的进化生物学视角看，这项研究为理解病原体与宿主协同进化过程中的分子适应机制提供了宝贵模型。
