《Emerging Microbes & Infections》：Mapping transcriptional patterns of MPXV in human epithelial cells
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本研究系统性描绘了2022年全球爆发的猴痘病毒（MPXV）克隆IIb B.1在四种人源上皮细胞（阴道、肠道、宫颈、肾脏）中的时空转录谱。通过RNA测序（RNA-seq）与生物信息学分析，文章揭示了病毒基因表达存在两个主要时间簇：早期（2 hpi）基因富集于基因组末端，主要参与宿主-病毒互作；中晚期（24-48 hpi）基因集中于核心基因组区域，负责转录、复制与形态发生。研究发现，在病毒粒子产量更高的阴道与肠道细胞中，中晚期基因表达更活跃；而宫颈与肾上皮细胞则更偏向表达宿主-病毒互作相关基因。研究首次阐明了MPXV转录程序具有细胞类型依赖性，为理解其组织嗜性、传播动力学及开发抗病毒策略提供了关键见解。
引言
猴痘病毒（MPXV）属于痘病毒科（Poxviridae）正痘病毒属（Orthopoxvirus），其基因组为线性双链DNA，长度约197 kb，包含超过190个开放阅读框（ORF）。2022年由MPXV克隆IIb谱系B.1引发的全球疫情，凸显了研究其基础生物学和病毒进化动力学的紧迫性。此次疫情在传播动态、临床特征和组织嗜性上均展现出新变化，尤其是性传播成为主要传播途径，且肛门生殖器区域病变和病毒复制显著。然而，宿主细胞来源如何影响病毒转录程序仍不清楚。本研究旨在通过比较MPXV克隆IIb在四种人源上皮细胞系（阴道VK2/E6E7、肠道Caco-2、宫颈外Ect1/E6E7、肾脏HK-2）中的转录组，绘制其时空转录图谱，以揭示细胞类型依赖性的病毒转录调控。
材料与方法
研究使用的病毒为MPXV克隆IIb B.1毒株（hMpxV/Italy/INMI-Pt2/2022）。四种人源上皮细胞系以感染复数（MOI）为0.1进行感染。在阴道上皮细胞VK2/E6E7中，于感染后2、24、48小时（hpi）收取样本进行全转录组分析；在其他三种细胞系中，于48 hpi收取样本。通过背滴定法测定上清液中的病毒滴度（TCID50/ml）。使用Illumina NovaSeq 6000平台进行双端测序。使用STAR将测序reads比对至人和MPXV参考基因组，并利用DESeq2进行基因计数归一化。采用K均值聚类和层次聚类方法分析基因表达模式，并基于核质大DNA病毒（NCLDV）的直系同源群簇（NCVOG）对MPXV基因进行功能注释。使用似然比检验（LRT）和表达模式聚类（degPatterns）统计分析基因表达的时序动态。
结果
1. 感染上皮细胞中MPXV基因的时序表达
在阴道上皮细胞VK2/E6E7的时间进程分析中，比对到MPXV基因组的reads百分比随感染时间增加，从2 hpi的平均0.04%增至48 hpi的29.02%。
聚类分析（k=2）将179个检测到的MPXV基因分为两个主要时间簇：
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簇1（早期基因，35.2%）：在感染早期（2 hpi）高表达。功能上主要富集于“宿主-病毒互作”类别，涉及病毒进入宿主细胞、转运至复制位点及免疫逃逸等机制。这些基因主要位于基因组末端区域。
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簇2（中晚期基因，64.8%）：在感染中晚期（24-48 hpi）高表达。功能上主要与“转录与RNA加工”、“DNA复制、重组与修复”以及“病毒粒子结构与形态发生”相关。这些基因主要位于基因组核心区域。
表达量最高的20个基因中，属于簇2的OPG136（病毒核心蛋白P4a）和OPG071（DNA聚合酶）表达量最高。四个基因（OPG071、OPG105、OPG110、OPG113）在所有时间点均持续高表达，它们编码DNA/RNA聚合酶及其辅助因子。此外，参与信号通路和炎症调节的基因，如调控ERK1/2信号通路的OPG074，也持续表达。
通过似然比检验（LRT）进一步确认了151个基因的表达具有显著时序性，并可分为四个表达轨迹组。大多数基因属于早期高表达后下降（组1）或随感染进程表达上调（组2）的模式。组3包含OPG031和OPG074，二者均参与细胞信号转导通路（NF-κB和ERK）调控。组4仅包含一个编码推定ATP酶的基因OPG159。另有28个基因在时间上无显著调控，其功能覆盖多个类别，表明它们在整个感染周期中均被需要。
2. 不同上皮细胞系中MPXV转录谱的特征
在48 hpi时，比较四种细胞系的病毒转录谱发现，病毒read占比和病毒产量存在显著差异。阴道（VK2/E6E7）和肠道（Caco-2）细胞显示出更高的病毒read占比和更高的感染性病毒粒子释放量；而宫颈外（Ect1/E6E7）和肾脏（HK-2）细胞的这两项指标则低得多，其中肾上皮细胞HK-2的病毒read占比最低（3.55%）。
跨细胞系的基因表达聚类分析也得到两个簇：
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簇A：在宫颈和肾细胞（Ect1/E6E7和HK-2）中高表达的基因（46.9%），功能类别多样，但“宿主-病毒互作”类别基因丰度较高。
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簇B：在阴道和肠道细胞（VK2/E6E7和Caco-2）中高表达的基因（53.7%），显著富集于“转录与RNA加工”和“病毒粒子结构与形态发生”功能类别。
分析发现，有11个基因在所有四种细胞系中均属于高表达基因。其中近一半与“病毒粒子结构与形态发生”相关，且这11个基因中有7个属于簇B（即在阴道和肠道细胞中高表达）。值得注意的是，OPG074（参与ERK1/2激活）在所有细胞系中均高表达，提示ERK1/2激活对病毒生命周期的重要性。在病毒产量最低的肾细胞HK-2中，高表达基因包括多个参与抗凋亡、信号转导和免疫逃逸的基因，例如抑制抗病毒反应的OPG065和OPG188，以及调节NF-κB通路的OPG200等。
讨论
本研究首次系统描绘了MPXV克隆IIb在多种人上皮细胞中的时空转录图谱，揭示了病毒转录的程序具有细胞类型依赖性。研究确认了正痘病毒基因的层级表达模式：早期基因（簇1）富集于基因组末端，功能集中于宿主-病毒互作（如免疫逃逸）；中晚期基因（簇2）位于基因组核心区域，负责病毒复制与组装。
研究特别强调了几个关键基因：持续表达的OPG074（调控ERK1/2通路）和OPG039（调节抗病毒反应）在近期克隆IIb中表达升高，可能与增强的传播力有关。在2022年疫情中，性传播是主要途径，且肛门生殖器区域病毒载量高。本研究的发现与此临床观察相呼应：病毒在阴道和肠道上皮细胞中复制更高效，其中晚期基因（簇2）表达更活跃；而在复制效率较低的宫颈和肾细胞中，则更倾向于表达早期宿主-病毒互作基因（簇1）。肾细胞中持续高表达多种免疫逃逸基因，可能反映了其在限制病毒复制环境中的独特适应策略。
本研究的局限性在于未在所有细胞系中进行时间进程分析。然而，其结果强烈表明病毒动力学受细胞靶标类型调控。未来的研究需要结合更先进的生物学模型和生物信息学工具，比较不同克隆（如Ib和IIb）的感染，以揭示可被靶向治疗的共同和特异的宿主-病毒互作机制。此外，应采用统一的正痘病毒基因命名法，以避免对已发表数据的误解。持续监测和研究MPXV克隆的进化与出现，对于填补我们对该病原体生物学认知的空白至关重要。
