海洋无脊椎动物的免疫适应机制

Immunity is a protective response of organisms to recognize and eliminate antigen, and it is also essential for their survival and reproduction. In the long-term of evolution, there are two sets of the immune system built in animals, namely the innate immunity and adaptive immunity. For a long time, it has been generally accepted that invertebrates lack adaptive immunity and they only rely on innate immune to maintain the homeostasis and normal life activities. In recent years, the accumulating experimental evidences suggest that the invertebrate immunity exhibits adaptive features, but the underlying mechanism of their immune adaptation is still not well understood. In the present project, the mechanism of immune adaptive defense strategy in pacific oyster will be investigated by using the techniques of immunology, cell biology, molecular biology and bioinformatics to identify the hematopoietic tissue, the newborn blood cells and memory cells. The processes of hematopoiesis, generation and maintainence of memory cells will be recorded, and the specific recognition molecules involved in immune adaptation will be characterized. The results will promote the understanding of the immune adaptive mechanism in marine invertebrate, also provide important theoretical basis for aquaculture disease prevention and control.

免疫是生物机体识别和排除抗原物质的一种保护性反应，是生物赖以生存和繁衍的基础。伴随长期的进化过程，生物界适应产生了两套免疫系统，即固有免疫（Innate immunity）和适应性免疫（Adaptive immunity）。长期以来，人们普遍认为无脊椎动物缺乏适应性免疫而仅依赖固有免疫维持机体健康和正常的生命活动。近年来，越来越多的实验证据表明无脊椎动物的免疫具有适应性特征，但对其免疫适应的机制尚缺乏深入的了解。本研究拟以长牡蛎等重要海水养殖无脊椎动物为研究对象，利用免疫学、细胞生物学、分子生物学及生物信息学等手段，研究造血组织、新生血细胞及记忆细胞类型，确定记忆细胞产生、维持的过程及调节机制，分离鉴定与免疫适应相关的特异性识别分子，明确其功能及表达模式，初步揭示长牡蛎免疫适应性防御策略，进而增进对海洋无脊椎动物免疫适应机制的了解，也为水产养殖业病害防治提供重要理论依据。

伴随着物种的起源进化，免疫系统也经历了渐进演化。从低等单细胞原核生物到高等哺乳动物，不同生物进化形成不同的免疫系统和免疫适应防御策略。无脊椎动物缺乏适应性免疫系统，主要依赖固有免疫系统抵御病原侵染，其免疫适应性必有自身的特征。针对这一问题，项目以长牡蛎等海洋无脊椎动物为研究对象，在组织、细胞和分子水平解析其免疫应答规律及其适应性变化的调节机制，经过五年科研攻关顺利完成原计划的各项目标。取得的主要进展包括：阐明了长牡蛎等动物胚胎发育过程中免疫系统的发生发育、成体造血组织的分布及新生血细胞的特征，鉴定出三种类型血淋巴细胞并明确了其关键基因表达模式、免疫功能及潜在分化关系，挖掘出多种新型及经典免疫识别分子并阐明了其结构及功能多样性，发现了组蛋白修饰和DNA甲基化参与调节致敏后血淋巴细胞的免疫应答，解析了免疫应答过程中血淋巴细胞的能量代谢特征，发现致敏后无氧糖酵解过程显著加强、自噬和UPR反应对血淋巴细胞凋亡具有重要调节作用。研究成果创新性揭示了长牡蛎等海洋无脊椎动物免疫适应性防御机制，加深了对无脊椎动物免疫适应机制的新认知，亦为水产养殖动物病害防治提供了重要理论依据。共发表SCI收录论文83篇，申请国家发明专利4件，获2020年教育部高等学校科学研究优秀成果奖自然科学二等奖1项，2020年中国水产学会范蠡科学技术一等奖1项。项目组成员获国家“万人计划”科技创新领军人才1人，辽宁省杰出科技工作者1人，辽宁省攀登学者1人，辽宁省优秀专家1人，辽宁省“百千万人才工程”万人层次1人，大连市科技之星1人。培养硕博士研究生26名，获得国家奖学金、山东省优秀博士学位论文和辽宁省优秀硕士学位论文等各类奖励28人次。举办亚洲发育与比较免疫学大会等国际/国内学术会议3次。