带有“哪吒”元素的科学插图。
■本报记者 刁雯蕙
近日出版的《先进科学》刊登了一幅融合中国传统神话元素的科学插画——画面下方是赤红的荒漠，哪吒手持火尖枪横扫成群的“小妖”，而画面上方则是蓝天和白云下，哪吒用混天绫缠绕住一只巨大的“虫怪”。
这张插画展示了由华大生命科学研究院、中国农业科学院兰州兽医研究所、兰州大学等团队合作的最新成果。在这项研究中，研究人员利用时空组学技术，首次绘制了高分辨率的多房棘球蚴病感染小鼠肝脏的时空动态图谱，为开发泡型包虫病早期诊断标志物和制定靶向治疗策略提供了新思路。
免疫系统如何切换战术？
在北半球牧区，一种名为泡型包虫病的致命寄生虫病长期威胁牧民健康，我国西北牧区就是典型的受威胁区域之一。这种被称为“虫癌”的疾病，未治疗患者10年病死率超90%。泡型包虫病由多房棘球绦虫的幼虫寄生引发，虫体在宿主肝脏内形成侵袭病灶。
“如果把宿主的肝脏免疫系统比作哪吒，早期感染时，它挥舞火尖枪主动快速杀伤寄生虫；到了中晚期，则换成混天绫形成屏障，隔离敌人。”论文共同第一作者、华大生命科学研究院副研究员欧芷华说。
在该研究中，研究团队利用华大生命科学研究院自主研发的时空组学技术，结合单细胞转录组分析，追踪了小鼠感染多房棘球蚴病后肝脏免疫微环境的动态变化，绘制了高分辨率的多房棘球蚴病感染小鼠肝脏的时空动态图谱，揭示了宿主免疫系统的“作战策略”。
研究人员发现，在感染早期，免疫系统中的中性粒细胞如同火尖枪，通过高表达炎症因子，在病灶处主动杀伤寄生虫。与此同时，Spp1+巨噬细胞化身风火轮，聚集到感染灶破坏原头蚴。到了感染中后期，寄生虫“升级”为难以消灭的囊泡，宿主肝脏的免疫策略随之发生变化，巨噬细胞与成纤维细胞联手，通过重塑细胞外基质，形成纤维化屏障，对寄生虫囊泡进行物理隔离。
“随着寄生虫生长，‘妖怪’变大，其能力变强，难以快速消灭，哪吒也从地面转战天空，用混天绫捆住敌人。这种从‘主动杀伤’到‘物理隔离’的免疫策略，强调了对泡型包虫病早期感染干预的重要性。”欧芷华表示，深入阐明与泡型包虫病感染进展相关的关键细胞和分子特征，可为该病诊疗提供理论参考。
让年轻人挑大梁
早在2018年，华大生命科学研究院与中国农业科学院兰州兽医研究所贾万忠团队便围绕寄生虫的基因组学展开研究。2020年底，华大生命科学研究院发布了时空组学技术，在1平方厘米的芯片上用4亿个“探针”捕获分子信息，可实现500纳米分辨率，最大可进行13厘米×13厘米的超大视野生命分子成像。
“那时，我们就在思考，能否将时空组学技术应用于感染性疾病研究。”欧芷华说。在该研究中，华大生命科学研究院团队负责时空组学实验和生物信息学分析。
“我们鼓励年轻人主动挑大梁，承担更多科研任务。”欧芷华介绍，该课题组成员以“90后”“00后”为主。例如，论文作者陈嘉玲在参与研究时还是一名本科生。本科毕业后，她通过推免项目成为华大生命科学研究院与中国科学院大学联培硕士研究生，在欧芷华课题组持续开展感染时空组学相关研究。
“95后”科研人员任陪娣在项目中不仅承担了大部分实验工作，还在此过程中不断突破自我、迎难而上。她回忆说：“在实验工作中，感染小鼠模型容易出现病灶钙化、纤维化等问题，我们常常会遇到做了实验也得不到数据的情况。另外，随着病灶处的囊泡变大、正常组织变少，后续的生信分析也会受到影响。”
因此，任陪娣不仅严格进行实验质控，筛选高质量样本，还利用华大生命科学研究院高性能计算云平台的分析工具和计算资源，补足生信分析中的短板，通过大量文献调研和深入分析，为研究提供关键线索。
从概念设计到水彩绘制仅用一周
在得知论文被期刊接收后，研究团队在调研期刊插画风格后，最终决定以中国神话元素诠释团队的研究成果。
“一方面是我们的文化自信提升了，另一方面是有越来越多的年轻人参与到科学研究中。”欧芷华介绍。
“起初，我们打算用孙悟空三打白骨精的故事，但孙悟空用金箍棒画圈保护唐僧，与成纤维细胞形成纤维化屏障的策略并不完全契合。受今年大火的电影《哪吒之魔童闹海》启发，陈嘉玲提出以哪吒作为设计主体，思路由此豁然开朗。”任陪娣说。
这幅插画分为上下两部分：底部赤红荒漠中，哪吒脚踏风火轮、手持火尖枪横扫成群的“小妖”——早期原头蚴，这象征了早期免疫攻击；上方蓝天云霭间，哪吒使用混天绫缠绕住巨大的“虫怪”——中晚期囊泡，这比喻了成纤维细胞对病灶进行纤维化隔离。暖色调的西北地貌与冷色调的“天宫”战场，比喻宿主免疫系统在不同时期的“战术切换”。
“我们前期利用AI工具优化元素设计，经多次修改形成概念图，最终的封面由家属‘外援’手绘完成。”欧芷华透露，封面的水彩画出自任陪娣的姐姐任婷婷之手，从概念设计到水彩绘制仅用一周时间便完成了。
“很多时候，研究人员的成果可能只有业内人士知道，对于大众而言，过于晦涩的科学词汇难以理解。我们希望将传统文化故事与科学发现相结合，融合文化潮流元素推陈出新，让大众看得懂、记得住。”欧芷华表示。
相关论文信息：
10.1002/advs.202570134
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