引言

在低收入和中等收入国家，隐孢子虫感染是导致儿童严重腹泻、营养不良甚至死亡的主要病因之一。即使在发达国家，它也是重要的食源性与水源性病原体。然而，其致病机制长期未被完全阐明。

近日，国际权威期刊《Nature Communication》发表了一项由中国华南农业大学、美国华盛顿大学医学院等机构合作的重磅研究。该研究首次通过遗传杂交技术，成功鉴定出隐孢子虫（Cryptosporidium parvum）的一个关键毒力因子——SKSR1蛋白，为理解这种致命病原体的致病机制和开发新的防治策略打开了大门。

01 破解毒力之谜：遗传杂交与基因追踪

隐孢子虫不同分离株在感染力和致病性上存在显著差异，但背后的遗传决定因素一直是个谜。传统寻找毒力因子的方法在隐孢子虫研究中面临巨大挑战，主要因其难以在体外高效培养，且缺乏便捷的遗传操作工具。

研究团队创新性地采用了“经典遗传学”方法。他们挑选了两种毒力截然不同的微小隐孢子虫分离株：

• 强毒株HLJ：可在干扰素γ基因敲除（GKO）小鼠中引起严重疾病和高死亡率。
• 弱毒株GD：在同一小鼠模型中几乎不致病。

利用CRISPR/Cas9基因编辑技术，研究人员分别给两个虫株标记了不同颜色的荧光蛋白（tdTomato红色和mNeonGreen绿色）。将两种虫株共同感染小鼠后，成功获得了杂交后代。

通过流式细胞分选技术，他们富集并分离出同时表达两种荧光（呈现黄色）的重组子代卵囊。全基因组测序（WGS）分析证实了子代基因组中存在频繁的染色体交叉重组。

02 锁定关键因子：SKSR1浮出水面

为了找出控制毒力差异的基因，研究团队采用了批量分离分析（Bulk Segregant Analysis, BSA）。他们将杂交子代池感染小鼠，并在感染进程的不同时间点收集粪便样本，纯化卵囊进行全基因组测序。

BSA的核心原理是：在感染过程中，赋予生长或毒力优势的等位基因频率会逐渐升高。通过对大量WGS数据的计算分析（计算G’值和SNP指数），研究团队在1、7和8号染色体的亚端粒区域鉴定出三个与寄生虫生长差异显著相关的数量性状位点（QTL），共包含23个候选基因。

深入分析发现，三个基因在弱毒株GD中存在导致蛋白质功能丧失的突变（提前出现终止密码子）。其中，位于1号染色体亚端粒区域的基因cgd1_140（编码SKSR1蛋白）尤为关键。

该基因在弱毒株GD中插入了一个A碱基，导致其翻译提前终止，无法产生完整功能的SKSR1蛋白。而在强毒株HLJ中，该基因完整。

03 毒力之源：SKSR1的功能与机制

SKSR1是微小隐孢子虫的关键毒力因子，其功能丧失会极大削弱病原体的致病性。研究人员进一步探究了SKSR1的作用机制：

1、定位：SKSR1被鉴定为一种分泌蛋白，存在于一种新发现的细胞器——“小颗粒”（Small Granules, SG）中，而非经典的致密颗粒。

2、分泌时机：在子孢子入侵宿主细胞的后期阶段（形成杯状结构后），SKSR1被转运并分泌到寄生虫-宿主界面。

3、家族特性：SKSR1属于一个由亚端粒基因簇编码的变异分泌蛋白家族（SKSR家族），该家族在隐孢子虫属中具有多态性，与宿主适应性和致病性可能存在关联。

04 应用前景：从基础研究到疾病防控

这项研究的突破性意义在于：

• 首鉴定关键因子：首次明确鉴定了隐孢子虫的关键毒力因子SKSR1，填补了致病机制研究的空白。

• 验证方法创新：成功将遗传杂交和批量分离分析（BSA）应用于隐孢子虫研究，为解析其他复杂性状（如耐药性、宿主特异性）提供了强大工具。

• 提供干预靶点：SKSR1蛋白及其分泌途径成为开发新型抗隐孢子虫药物或疫苗的潜在靶标。针对该蛋白或其功能的抑制剂，可能有效减轻感染严重程度。

• 诊断潜力：不同虫株SKSR1基因的多态性差异，可能为开发区分高毒力和低毒力虫株的分子诊断工具提供依据，有助于疫情预警和精准防控。

SKSR1的发现是理解隐孢子虫致病机制的重要里程碑。未来研究将聚焦于：

1、SKSR1蛋白在宿主-寄生虫界面发挥毒力作用的具体分子机制。

2、SKSR家族其他成员的功能及其在致病中的协同作用。

3、基于SKSR1及其作用通路开发新型治疗和预防策略。

参考资料：He, W., Sun, L., Hou, T. et al. SKSR1 identified as key virulence factor in Cryptosporidium by genetic crossing. Nat Commun 16, 4694 (2025). https://doi.org/10.1038/s41467-025-60088-7