血细胞是参与对虾等甲壳动物先天免疫反应以防御病毒感染的重要免疫细胞。然而，对虾血细胞缺乏特异性分子标记，目前对血细胞分类的认识主要来自形态学，这严重阻碍了病原感染期间血细胞类型谱系发育、功能分化和免疫反应的深入表征。在这项研究中，利用单细胞转录组测序技术完成了白斑综合症病毒（WSSV）感染后凡纳滨对虾血细胞的单细胞转录组图谱，并与实验室之前针对健康对虾血细胞的单细胞转录组测序数据进行了联合分析。基于上述数据共计鉴定出 16 个具有明显转录特征差异的细胞簇，相关亚群在病毒感染前后的对虾血细胞中占据不同的比例，并在抗病毒免疫反应中发挥不同的作用。将测序数据映射到 WSSV 基因组后，我们发现所有类型的血细胞都可以被 WSSV 病毒体入侵，尤其是细胞簇8，该细胞类群显示出 WSSV 基因的最高转录水平，并表现出细胞类型特异性的抗病毒反应。之后对每一个细胞簇上调基因进一步的分析揭示了血细胞免疫反应和病毒感染之间微妙的动态平衡。通过对病毒感染前后的血细胞类群进行无监督拟时间分化发育分析表明，处于免疫静息状态的血细胞在WSSV感染后可以被显着激活，然后在分化为具有不同功能的血细胞亚群。总的来说，本研究结果揭示了对虾血细胞的在单细胞水平上的差异应答反应以及WSSV感染后血细胞免疫功能分化的过程，为系统了解血细胞亚型之间针对病毒感染的协同免疫反应机制提供了重要资源。
该项工作于2024年2月7日以题为《Single-cell RNA-seq revealed heterogeneous responses and functional differentiation of hemocytes against white spot syndrome virus infection in Litopenaeus vannamei》的论文发表在领域顶尖刊物《Journal of Virology》（IF=5.4）。中国海洋大学水产学院唐小千教授和战文斌教授为本文共同通讯作者，2019级博士研究生崔闯为第一完成人。该研究得到国家重点研发计划（2023YFD2400701、2019YFD0900101）、青岛海洋科学与技术试点国家实验室开放课题（QNLM2016ORP0307）和山东省泰山学者项目的支持。
图1 基于单细胞转录组测序结果表征的对虾血细胞类型及其潜在功能
图2 细胞亚群病毒载量分析及拟时间分化轨迹重建