PLoS Pathog. |華南農業大學最新研究：豬病毒感染的挑戰-基因編輯能否提供新解決方案？

豬病毒感染的挑戰：基因編輯能否提供新解決方案？

在全球養豬業中，病毒感染一直是導致重大經濟損失的主要因素之一。如何提升豬對多種病毒的抵抗力，而不依賴疫苗或藥物？一項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”。華南農業大學動物科學學院的研究團隊通過基因編輯技術，成功生成TRIM29敲除豬，并證實其通過增強I型干擾素信號通路，表現出對多種病毒的廣譜抵抗力，而無明顯健康副作用。

養豬業疾病抵抗力的背景需求

豬被馴化已有約9000年歷史，但傳染病仍是現代豬生產的主要制約因素。傳統育種已顯著改善了生長和瘦肉率等生產性狀，但對疾病抵抗力的遺傳改良進展緩慢。現代集約化養殖雖提高了產量，卻促進了病毒的快速傳播。研究團隊指出，疫苗和藥物雖有效，但無法完全應對病毒變異株的挑戰。基因編輯技術，如CRISPR/Cas9，提供了一種精準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）抵抗豬的開發中取得成功。

I型干擾素（type I IFN）是動物先天免疫的關鍵介質，通過誘導干擾素刺激基因（ISG）編碼的抗病毒效應物來防御病毒。TRIM29作為E3泛素連接酶，是I型IFN信號的負調控因子。它通過泛素化降解STING、MAVS或NEMO等關鍵組件，抑制IFN產生，從而促進病毒復制。現有研究顯示，TRIM29缺乏可增強對流感病毒、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。這為畜牧業育種提供了候選基因。

細胞水平：TRIM29在豬細胞中的調控作用

研究從豬腎上皮細胞系（PK15）入手，考察TRIM29對病毒感染的調控。首先，使用偽狂犬病毒（PRV，一種DNA病毒）感染PK15細胞，結果顯示PRV誘導TRIM29 mRNA和蛋白表達升高，同時激活IFNβ。團隊設計了三種siRNA針對豬TRIM29，其中si882顯示穩定敲低效果。敲低TRIM29后，PRV誘導的IFNβ顯著升高，病毒DNA拷貝和TCID50滴度降低。相反，過表達TRIM29抑制IFNβ誘導，促進病毒復制。生長曲線分析確認，無論MOI=0.1或1，敲低組病毒生長均受抑。

機制上，Western blot顯示敲低TRIM29后，PRV感染下STING蛋白穩定，TBK1和IRF3磷酸化增強，表明TRIM29通過降解STING抑制cGAS-STING軸。

擴展到RNA病毒水皰性口炎病毒（VSV），VSV感染下TRIM29表達下降，但IFNβ升高150倍以上。敲低TRIM29進一步提升IFNβ，降低VSV拷貝和滴度。熒光觀察顯示敲低細胞VSV感染率低。機制分析顯示TRIM29針對STING降解，而非MAVS。這些結果證實TRIM29在豬細胞中負調控I型IFN，促進DNA和RNA病毒感染。

小鼠模型驗證：TRIM29敲除的體內抗病毒效應

為橋接細胞到動物水平，團隊使用CRISPR/Cas9生成Trim29敲除小鼠。基因型和Western blot確認純合KO鼠缺失TRIM29蛋白。生長曲線顯示，純合KO鼠斷奶前體重增長更快，但成年后與雜合和野生型相當，無異常。

PRV皮下挑戰顯示，純合KO鼠癥狀輕，死亡率低。腦組織IFNα和IFNβ mRNA升高，PRV負荷在腦、肺顯著降，血清趨勢降低。VSV靜脈挑戰中，純合KO鼠存活率100%，對照組57%死亡；腦和血清VSV拷貝減少，IFN水平升高。這些數據表明Trim29敲除賦予小鼠對PRV和VSV的抵抗力，支持TRIM29作為廣譜抗病毒靶點。

TRIM29敲除豬的生成與PRV挑戰

基于小鼠結果，團隊在豬胎兒成纖維細胞中使用CRISPR/Cas9引入TRIM29外顯子1的雙等位indel（1bp插入和刪除），經體細胞核移植（SCNT）生成31頭克隆豬仔，其中26頭健康存活，無發育異常。基因型一致，皮膚Western blot確認TRIM29蛋白缺失。全基因組測序（WGS）驗證無脫靶突變。

PRV鼻腔挑戰（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。口腔病毒排出、腦和肺病毒負荷顯著降，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）趨勢上調。組織病理顯示KO豬肺和腦炎癥浸潤輕，PRV抗原染色弱。這些結果證實TRIM29敲除增強豬對PRV的體內抵抗力，與I型IFN升高相關。

廣譜抗病毒活性：KO豬肺泡巨噬細胞的表現

鑒于I型IFN的廣譜性，團隊從KO豬分離肺泡巨噬細胞（PAMs），評估對多種病毒的易感性。PRV、VSV和TGEV感染下，KO PAMs IFNα/β mRNA升高，病毒滴度降。生長曲線（MOI=0.1或1）顯示病毒復制動力學受抑。這些數據表明TRIM29敲除豬的PAMs對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：生理和病理條件下的評估

過度IFN可能導致炎癥，團隊評估KO動物炎癥水平。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PAMs炎癥模型中，KO和WT組TNFα、IL-1β/6和COX2 mRNA及蛋白相當。這些結果表明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負調控因子，其敲除可安全增強豬的先天免疫，賦予對PRV、VSV和TGEV等病毒的廣譜抵抗，而無健康或炎癥副作用。這不同于針對單一病毒受體的編輯，提供了一種多路徑調控策略。團隊強調，TRIM29的多底物靶向（如STING）解釋其廣譜性，但并非對所有病毒有效，需考慮病毒逃逸機制。

在畜牧業中，這意味著潛在新品種開發，減少疫情損失和抗生素使用。WGS無脫靶確認了技術的精確性。

未來展望：從實驗室到應用的挑戰

盡管前景廣闊，研究需進一步驗證KO豬在田間對其他病毒（如PRRSV、ASFV）的抵抗，并評估細菌感染或環境應激的影響。監管審批是關鍵，基因編輯豬已在多國獲準，但需監控病毒進化風險。未來，可擴展到其他畜禽，結合多基因編輯提升綜合性狀，但也需要注意到存在的風險。

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

注：文中插圖源于PLoS Pathog.，歡迎關注交流。

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