豬病毒感染的挑戰(zhàn)：基因編輯能否提供新解決方案？

在全球養(yǎng)豬業(yè)中，病毒感染一直是導(dǎo)致重大經(jīng)濟(jì)損失的主要因素之一。如何提升豬對(duì)多種病毒的抵抗力，而不依賴疫苗或藥物？一項(xiàng)最新研究或許為這一難題提供了潛在路徑。該研究于2026年3月2日發(fā)表在《PLoS Pathogens》期刊上，題為“TRIM29 knockout pigs exhibit enhanced broadspectrum disease resilience by amplifying type I interferon antiviral defenses”。華南農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)學(xué)院的研究團(tuán)隊(duì)通過基因編輯技術(shù)，成功生成TRIM29敲除豬，并證實(shí)其通過增強(qiáng)I型干擾素信號(hào)通路，表現(xiàn)出對(duì)多種病毒的廣譜抵抗力，而無明顯健康副作用。

養(yǎng)豬業(yè)疾病抵抗力的背景需求

豬被馴化已有約9000年歷史，但傳染病仍是現(xiàn)代豬生產(chǎn)的主要制約因素。傳統(tǒng)育種已顯著改善了生長(zhǎng)和瘦肉率等生產(chǎn)性狀，但對(duì)疾病抵抗力的遺傳改良進(jìn)展緩慢?，F(xiàn)代集約化養(yǎng)殖雖提高了產(chǎn)量，卻促進(jìn)了病毒的快速傳播。研究團(tuán)隊(duì)指出，疫苗和藥物雖有效，但無法完全應(yīng)對(duì)病毒變異株的挑戰(zhàn)?；蚓庉嫾夹g(shù)，如CRISPR/Cas9，提供了一種精準(zhǔn)操縱宿主抗病毒基因的策略，已在豬生殖與呼吸綜合征病毒（PRRSV）和豬瘟病毒（CSFV）抵抗豬的開發(fā)中取得成功。

I型干擾素（type I IFN）是動(dòng)物先天免疫的關(guān)鍵介質(zhì)，通過誘導(dǎo)干擾素刺激基因（ISG）編碼的抗病毒效應(yīng)物來防御病毒。TRIM29作為E3泛素連接酶，是I型IFN信號(hào)的負(fù)調(diào)控因子。它通過泛素化降解STING、MAVS或NEMO等關(guān)鍵組件，抑制IFN產(chǎn)生，從而促進(jìn)病毒復(fù)制?，F(xiàn)有研究顯示，TRIM29缺乏可增強(qiáng)對(duì)流感病毒、輪狀病毒和皰疹病毒等病原體的抵抗力，而小鼠模型中無明顯表型異常。這為畜牧業(yè)育種提供了候選基因。

細(xì)胞水平：TRIM29在豬細(xì)胞中的調(diào)控作用

研究從豬腎上皮細(xì)胞系（PK15）入手，考察TRIM29對(duì)病毒感染的調(diào)控。首先，使用偽狂犬病毒（PRV，一種DNA病毒）感染PK15細(xì)胞，結(jié)果顯示PRV誘導(dǎo)TRIM29 mRNA和蛋白表達(dá)升高，同時(shí)激活I(lǐng)FNβ。團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了三種siRNA針對(duì)豬TRIM29，其中si882顯示穩(wěn)定敲低效果。敲低TRIM29后，PRV誘導(dǎo)的IFNβ顯著升高，病毒DNA拷貝和TCID50滴度降低。相反，過表達(dá)TRIM29抑制IFNβ誘導(dǎo)，促進(jìn)病毒復(fù)制。生長(zhǎng)曲線分析確認(rèn)，無論MOI=0.1或1，敲低組病毒生長(zhǎng)均受抑。

機(jī)制上，Western blot顯示敲低TRIM29后，PRV感染下STING蛋白穩(wěn)定，TBK1和IRF3磷酸化增強(qiáng)，表明TRIM29通過降解STING抑制cGAS-STING軸。

擴(kuò)展到RNA病毒水皰性口炎病毒（VSV），VSV感染下TRIM29表達(dá)下降，但I(xiàn)FNβ升高150倍以上。敲低TRIM29進(jìn)一步提升IFNβ，降低VSV拷貝和滴度。熒光觀察顯示敲低細(xì)胞VSV感染率低。機(jī)制分析顯示TRIM29針對(duì)STING降解，而非MAVS。這些結(jié)果證實(shí)TRIM29在豬細(xì)胞中負(fù)調(diào)控I型IFN，促進(jìn)DNA和RNA病毒感染。

小鼠模型驗(yàn)證：TRIM29敲除的體內(nèi)抗病毒效應(yīng)

為橋接細(xì)胞到動(dòng)物水平，團(tuán)隊(duì)使用CRISPR/Cas9生成Trim29敲除小鼠?；蛐秃蚖estern blot確認(rèn)純合KO鼠缺失TRIM29蛋白。生長(zhǎng)曲線顯示，純合KO鼠斷奶前體重增長(zhǎng)更快，但成年后與雜合和野生型相當(dāng)，無異常。

PRV皮下挑戰(zhàn)顯示，純合KO鼠癥狀輕，死亡率低。腦組織IFNα和IFNβ mRNA升高，PRV負(fù)荷在腦、肺顯著降，血清趨勢(shì)降低。VSV靜脈挑戰(zhàn)中，純合KO鼠存活率100%，對(duì)照組57%死亡；腦和血清VSV拷貝減少，IFN水平升高。這些數(shù)據(jù)表明Trim29敲除賦予小鼠對(duì)PRV和VSV的抵抗力，支持TRIM29作為廣譜抗病毒靶點(diǎn)。

TRIM29敲除豬的生成與PRV挑戰(zhàn)

基于小鼠結(jié)果，團(tuán)隊(duì)在豬胎兒成纖維細(xì)胞中使用CRISPR/Cas9引入TRIM29外顯子1的雙等位indel（1bp插入和刪除），經(jīng)體細(xì)胞核移植（SCNT）生成31頭克隆豬仔，其中26頭健康存活，無發(fā)育異常?；蛐鸵恢?，皮膚Western blot確認(rèn)TRIM29蛋白缺失。全基因組測(cè)序（WGS）驗(yàn)證無脫靶突變。

PRV鼻腔挑戰(zhàn)（6頭KO vs 15頭WT，5月齡）顯示，KO豬癥狀溫和，存活率高（50% vs 20%），體溫和死亡率低?？谇徊《九懦觥⒛X和肺病毒負(fù)荷顯著降，血清病毒日7低（日9無顯著差）。

PRV特異性抗體（gB和gE）滴度低。血清和組織IFNα/β升高，ISG（MX1、ISG15）趨勢(shì)上調(diào)。組織病理顯示KO豬肺和腦炎癥浸潤(rùn)輕，PRV抗原染色弱。這些結(jié)果證實(shí)TRIM29敲除增強(qiáng)豬對(duì)PRV的體內(nèi)抵抗力，與I型IFN升高相關(guān)。

廣譜抗病毒活性：KO豬肺泡巨噬細(xì)胞的表現(xiàn)

鑒于I型IFN的廣譜性，團(tuán)隊(duì)從KO豬分離肺泡巨噬細(xì)胞（PAMs），評(píng)估對(duì)多種病毒的易感性。PRV、VSV和TGEV感染下，KO PAMs IFNα/β mRNA升高，病毒滴度降。生長(zhǎng)曲線（MOI=0.1或1）顯示病毒復(fù)制動(dòng)力學(xué)受抑。這些數(shù)據(jù)表明TRIM29敲除豬的PAMs對(duì)DNA和RNA病毒均顯示抵抗力，支持廣譜抗病毒潛力。

無明顯炎癥副作用：生理和病理?xiàng)l件下的評(píng)估

過度IFN可能導(dǎo)致炎癥，團(tuán)隊(duì)評(píng)估KO動(dòng)物炎癥水平。血清多重分析顯示，1月齡KO豬中IL-8降，其他細(xì)胞因子（IFNα/γ、IL-1β/4/6/10/12、TNFα）和免疫球蛋白（IgG/A/M）無差。5周齡KO小鼠中TNFα、IFNγ和IL-17A降，IgA降，其他無差。

LPS誘導(dǎo)PAMs炎癥模型中，KO和WT組TNFα、IL-1β/6和COX2 mRNA及蛋白相當(dāng)。這些結(jié)果表明TRIM29敲除不引起基線炎癥升高，甚至降低某些促炎因子，支持其生物安全性。

研究的意義

TRIM29作為I型IFN負(fù)調(diào)控因子，其敲除可安全增強(qiáng)豬的先天免疫，賦予對(duì)PRV、VSV和TGEV等病毒的廣譜抵抗，而無健康或炎癥副作用。這不同于針對(duì)單一病毒受體的編輯，提供了一種多路徑調(diào)控策略。團(tuán)隊(duì)強(qiáng)調(diào)，TRIM29的多底物靶向（如STING）解釋其廣譜性，但并非對(duì)所有病毒有效，需考慮病毒逃逸機(jī)制。

在畜牧業(yè)中，這意味著潛在新品種開發(fā)，減少疫情損失和抗生素使用。WGS無脫靶確認(rèn)了技術(shù)的精確性。

未來展望：從實(shí)驗(yàn)室到應(yīng)用的挑戰(zhàn)

盡管前景廣闊，研究需進(jìn)一步驗(yàn)證KO豬在田間對(duì)其他病毒（如PRRSV、ASFV）的抵抗，并評(píng)估細(xì)菌感染或環(huán)境應(yīng)激的影響。監(jiān)管審批是關(guān)鍵，基因編輯豬已在多國(guó)獲準(zhǔn)，但需監(jiān)控病毒進(jìn)化風(fēng)險(xiǎn)。未來，可擴(kuò)展到其他畜禽，結(jié)合多基因編輯提升綜合性狀，但也需要注意到存在的風(fēng)險(xiǎn)。

原文鏈接：https://doi.org/10.1371/journal.ppat.1014023

注：文中插圖源于PLoS Pathog.，歡迎關(guān)注交流。

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