Cell | 伊蚊全身单核转录组揭示性别差异与吸血后的脑转录重塑

撰文 | 阿童木

蚊媒疾病每年感染数亿人，是全球公共卫生的严峻威胁。受气候变化驱动的栖息地扩张，登革热、寨卡、黄热病和基孔肯雅热等病毒传播范围正向温带延伸，预计到2050年，全球近半人口将面临伊蚊（Aedes aegypti）传播的病毒感染风险。作为这些病毒的主要媒介，伊蚊的防控是遏制蚊媒疾病的关键【1】。然而，传统依赖杀虫剂的控制策略面临抗药性与环境问题，新兴的基因编辑等技术虽展现出巨大潜力，但仍需对蚊子的生物学逻辑有更深入理解，才能实现精准、可持续的干预。

伊蚊的两性差异决定了其传播能力：只有雌蚊吸血，以满足卵发育的营养需求；雄蚊则以花蜜为食，专注交配。雌蚊能通过二氧化碳、体温与皮肤气味等线索精准锁定人类宿主，使其成为极高效的病毒载体【2, 3】。吸血后，雌蚊在48-72小时内经历显著的生理重塑——活动和觅宿行为下降、能量代谢转向卵成熟，并在卵发育后期被水体吸引产卵；与之相对，雄蚊仅进行能量补充与交配活动【4】。理解这些复杂行为背后的细胞与分子基础，需要在单细胞层面解析伊蚊的组织组成和基因表达图谱。

近日，洛克菲勒大学Nadav Shai、Leslie B. Vosshall（美国科学院院士、HHMI研究员）、Olivia V. Goldman与贝勒医学院李红杰实验室等合作在

Cell

A single-nucleus transcriptomic atlas of the adult Aedes aegypti mosquito

作者首先构建了成年雌雄伊蚊snRNA-seq细胞图谱。作者选取了同龄糖饲的雌雄成蚊，涵盖体段、感觉、生殖、神经与感染相关的19种组织，并额外采集吸血后3-48小时的雌蚊脑样本，以解析吸血后的动态变化。共解剖9651只蚊子，制备44个样本、47个文库，经FACS分选和10xGenomics测序后获得367,096个高质量细胞核。整合雌雄糖饲数据并重新分析此前的触角数据，结合专家注释与计算聚类，鉴定出69种细胞类型，分为14大类。

为验证标注的准确性，作者利用睾丸样本进一步确认了生殖细胞类型。通过对212只雄蚊睾丸的单核测序，获得12,074个细胞核，解析出14种类型。原位杂交结果显示，生殖系细胞由vas和βTub标记，精子细胞中表达S-Lap、DBF4与Orco，囊细胞发育中期标记eya，晚期标记ana，而AAEL001918则在上皮后部富集，提示终末上皮中存在新的转录亚群。

雌蚊的唾液腺是另一类关键组织，其分泌的蛋白既有助于吸血过程，也影响病原传播。作者从495只雌蚊获得10,898个细胞核，对腺叶和细胞类型进行精细标注，并利用RNA原位杂交和免疫染色验证唾液蛋白基因的空间定位，识别出24种具有细胞特异性的分泌蛋白。值得注意的是，抗菌肽在伊蚊中主要由肠细胞、肠干细胞及脂肪组织表达，与果蝇脂肪体集中表达模式不同，反映了宿主免疫策略的物种特异性。

在感觉系统方面，作者系统解析了雌雄触角的嗅觉神经元，发现雄蚊特有的细胞簇高表达ppk317（PPK离子通道家族成员），且定位于触角关节处的上皮区域；而雌蚊特异簇中则表达受体Or82，这一性别差异在RNA原位杂交中得到验证。此外，作者发现雌雄嗅觉神经元转录谱高度相似，403个感觉相关基因中仅4个（Or82、Ir25a、Ir76b、Or2）具性别差异，显示嗅觉系统两性间保守。

伊蚊腿部的跗节神经元能感知温度、渗透压与味觉等多种刺激。作者发现跗节神经元的受体谱显示明显的跨家族雌性共表达特征。例如，ppk301与Gr7/Gr9共表达的神经元对淡水与甜味同时敏感，Gr7与TrpA1共表达提示温度与味觉的多模态整合，而ppk304与ppk102的组合可能参与信息素识别。两性间差异极少，仅Ir7e与ppk205-Gr30在雌雄中表现特异。

神经系统分析显示，神经元（约占92%）中28种、胶质细胞（约占8%）中3种细胞类型存在性别差异表达。雄性特异上调Nix与myo-sex，雌性特异富集fru与dsx。Kenyon细胞（蘑菇体神经元）表现出显著的性别差异，其中雄性富集受体GPRNPY6，雌性富集Pka-R1。

此外，吸血后雌蚊脑显示显著的转录动态变化。3–48小时时间点测序表明细胞类型比例稳定，但胶质细胞转录变化远超神经元。吸血后3小时，SVP胶质细胞上调79个基因，包括蜕皮激素受体E75与EcR，并在24小时达到峰值，随后逐渐恢复。相对地，神经元中仅38/47种类型存在微弱的转录变化。这表明雌蚊在吸血后主要通过胶质细胞的转录重塑来调节脑内生理状态，而非依赖传统意义上的神经元活动。

综上所述，本研究绘制了迄今最完整的成蚊单核转录组图谱，从感觉器官到生殖系统，从神经元到胶质细胞，系统揭示了伊蚊性别二态与吸血反应的细胞与分子基础。雄性触角中ppk317的独特表达、雌性特异受体Or82的定位，以及嗅觉神经元的多受体共表达模式，共同揭示了性别特异性与行为调控的细胞基础。而雌蚊吸血后脑内由胶质细胞主导的转录重塑，则将注意力从经典神经回路拓展至代谢、免疫与支持系统的交互网络。本研究将推动蚊类研究从单一器官视角迈向整体系统层面的整合分析，并将为理解病媒昆虫的行为、生理与进化逻辑提供坚实框架。

https://doi.org/10.1016/j.cell.2025.10.008

制版人： 十一

参考文献

1. Kraemer, M.U.G. et al. Past and future spread of the arbovirus vectors Aedes aegypti and Aedes albopictus.Nat. Microbiol.2019; 4:854-863.

2. M.E. De Obaldia, et al. Differential mosquito attraction to humans is associated with skin-derived carboxylic acid levels.Cell, 185 (2022), pp. 4099-4116.e13.

3. C.J. McMeniman, R.A. et al. Multimodal integration of carbon dioxide and other sensory cues drives mosquito attraction to humans.Cell, 156 (2014), pp. 1060-1071.

4. J.A. Souza-Neto, et al. Aedes aegypti vector competence studies: A review.Infect. Genet. Evol., 67 (2019), pp. 191-209.

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