鸡血清细胞因子水平的全基因组关联研究揭示相关位点

细胞因子介导的免疫反应是保护鸡免受病毒、细菌、寄生虫及其他病原体入侵的关键防线。为此，研究人员选取206只10周龄黔东南小香鸡作为实验动物，将血清中六种关键细胞因子——干扰素γ（IFN-γ）、白细胞介素1β（IL-1β）、白细胞介素6（IL-6）、白细胞介素17（IL-17）、白细胞介素22（IL-22）和肿瘤坏死因子α（TNF-α）——的浓度定义为免疫相关表型性状进行量化。随后，利用rMVP软件包中的FarmCPU模型对全基因组重测序数据进行分析以开展全基因组关联研究（GWAS），从而识别与所检测免疫表型显著相关的关键位点。重要的是，该GWAS关联到58个与血清细胞因子性状显著相关的位点，这些位点定位于20个候选基因内，包括SCRN1、GALT-CNTFR和MESDC1-MESDC2。总体而言，本研究描绘了黔东南小香鸡主要血清细胞因子的群体变异模式，所关联位点与候选基因为免疫性状提供了候选标记，其功能作用尚需进一步研究确认。

研究背景方面，疾病是限制家禽生产性能的主要约束，常造成相当于行业总产值10%至20%的经济损失。近年来全球限制预防性抗生素使用，使鸡产业迫切需求创新疫病防控思路。利用群体自然遗传潜力开展选育可增强鸡抗病力，而分子标记的鉴定与验证是遗传育种成功的基础。细胞因子作为先天免疫核心功能介质，其血清浓度可反映免疫“自然预激活设定点”，既往人类功能基因组研究已表明宿主遗传因素可解释细胞因子产生能力变异的25%至50%，但鸡中可比GWAS仍有限且人与鸡遗传背景差异大，结论不可直接移植。黔东南小香鸡作为贵州土著微型鸡种具突出抗病与环境适应性，是抗病研究的理想模型。因此研究人员以该鸡种为对象，旨在从全基因组水平剖析细胞因子免疫性状的遗传架构，为地方鸡种标记辅助选择（MAS）提供理论基础。

主要关键技术方法上，研究人员构建206只10周龄黔东南小香香鸡（114公、92母）统一饲养队列，禁食后采集臂静脉血分离血清与EDTA全血；血清用商业化ELISA试剂盒（Zike Bio）检测六种细胞因子浓度；全血磁珠法提取DNA后经Illumina NovaSeq X Plus平台PE150重测序，平均深度约12×，获得13560419个高质量SNP/Indel（MAF>5%、缺失率<30%等质控）；使用rMVP v1.0.6的FarmCPU模型作GWAS，固定效应纳入批次与PC1–PC3、随机效应纳入基因组关系矩阵，显著性阈值取-log10(P)=6；另以PLINK做PCA、ADMIXTURE推群体结构、GLM/MLM作参照；对极端表型35日龄公鸡亚群做qPCR验证CNTFR、SCRN1、MESDC2表达；候选基因做GO与KEGG富集。

研究结果部分，在“血清细胞因子表型及其影响因素”小节，研究人员发现六种细胞因子浓度个体间差异明显（CV 7.26%–34.74%），性别无显著影响（P>0.05），批次效应极显著（P<0.0001），六者间Spearman相关0.89–0.91呈强正相关，后续分析均校正批次。在“鸡六种细胞因子的GWAS”小节，PCA与ADMIXTURE(K=1)显示群体结构均一、λ值0.97–1.03无膨胀；共鉴定58个显著SNP/Indel，其中IFN-γ12个、IL-1β14个、IL-6 11个、IL-17 11个、IL-22 2个、TNF-α 8个，注释到20个候选基因如EPG5、GALT-CNTFR、SCRN1、ATRNL1、PTPN12、MESDC1-MESDC2、RASSF7、XYLT1、AMDHD1、PLS3、PDE1C等，六细胞因子无共享位点。在“影响鸡细胞因子水平关键位点的有利基因型分析”小节，Kruskal-Wallis检验显示58个位点中仅3个基因型分组表型差异显著：chrZ:8575766的CC型IFN-γ高于GG型（P=0.0092），chr2:33785080的CT型IL-1β高于CC型（P=0.0214），chr10:12242169的GG型IL-6高于AA型（P=0.0072）。在“候选基因的GO和KEGG通路富集分析”小节，IFN-γ相关基因富集于角蛋白丝、TLR9信号、金黄色葡萄球菌感染与自噬；IL-1β相关富集Notch结合与膜组分；IL-6相关富集ABC转运体、过氧化物酶体、核糖体生物合成；IL-17相关富集硫酸乙酰肝素/硫酸软骨素生物合成；IL-22唯一显著富集组氨酸代谢；TNF-α富集钙信号、环核苷酸代谢。在“qPCR基因表达分析”小节，35日龄极端表型公鸡中CNTFR、SCRN1、MESDC2在高中低表型组间表达差异显著且与血清对应细胞因子水平同向变化，跨模型一致。

讨论部分，研究人员指出健康稳态下六种促炎/调节性细胞因子强正相关反映NF-κB与JAK-STAT上游网络共有调控及细胞来源重叠，而非病态细胞因子风暴；候选基因跨物种/品种差异源于品系特异与免疫细胞谱系特异性调控；CNTFR属IL-6家族受体通过JAK-STAT3与IFN-γ的JAK-STAT1通路互作，SCRN1借分泌囊泡运输影响IL-1β外排，MESDC2经Wnt/β-catenin与NF-κB串扰调控IL-6；研究局限为样本206只、单时间点10周龄健康态、候选基因未做编辑功能验证。结论部分翻译为：本研究揭示了鸡血清IFN-γ、IL-1β、IL-6、IL-17、IL-22及TNF-α浓度的显著个体间差异；通过GWAS关联58个 locus，其中GALT-CNTFR、SCRN1、MESDC1-MESDC2分别被视为血清IFN-γ、IL-1β、IL-6表型的潜在功能基因；上述发现为剖析黔东南小香鸡血清细胞因子谱遗传基础及面向免疫性状的选育提供了基础数据。论文发表于《Poultry Science》。