从稀疏单细胞转录组谱中稳健推断铜绿假单胞菌的噬菌体宿主感染动力学

噬菌体疗法正在为少数患者带来益处。迄今为止，接受噬菌体疗法的患者通常是通过IND扩展使用机制（俗称“同情性放行”）接受治疗的；与此同时，新的临床试验正在开展，噬菌体疗法时代似乎即将到来。然而，一个反复出现的问题仍然存在：针对何种细菌应使用哪些噬菌体。通过了解噬菌体如何与其细菌宿主相互作用，我们将更接近于回答这一迫切问题。利用噬菌体感染过程中的细菌单细胞RNA测序（scRNA-seq），我们可以观察噬菌体与其宿主之间最基本的相互作用。我们观察到，噬菌体基因的表达模式与散装表达数据中已得到充分描述的表达谱一致。在我们的单细胞RNA测序数据中，噬菌体基因呈现出早期、中期和晚期基因表达谱。利用机器学习算法——支持向量机（Support Vector Machine）——我们能够根据噬菌体基因区分感染发生的时间。我们还观察到，噬菌体感染可能并非随机发生。当细胞受到两种遗传上不同的噬菌体感染时，在单个细胞内同时检测到两种噬菌体的可能性并不符合泊松分布。

噬菌体治疗正在使少数患者获益。迄今为止，接受噬菌体治疗的患者通常是通过IND扩展使用机制接受治疗的，这种机制俗称“同情性放行”；与此同时，新的临床试验正在开展，噬菌体治疗的时代似乎即将到来。然而，一个反复出现的问题仍然存在：对于何种细菌，应当使用哪些噬菌体？通过了解噬菌体如何与其细菌宿主相互作用，我们将更接近于回答这一迫切问题。在噬菌体感染过程中采用细菌单细胞RNA测序（scRNA-seq），我们可以观察噬菌体与其宿主之间最基本的相互作用。我们观察到，噬菌体基因的表达与散装表达数据中已有充分描述的表达谱一致。在我们的scRNA-seq数据中，噬菌体基因呈现出早期、中期和晚期基因表达谱。通过使用机器学习算法——支持向量机（Support Vector Machine）——我们能够依据噬菌体基因表达区分感染发生的时间。我们还观察到，噬菌体感染可能并非随机发生。当细胞受到两种遗传特征不同的噬菌体感染时，在单个细胞内同时检测到这两种噬菌体的可能性并不符合泊松分布。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.09.24.752076v1?rss=1

🏷️ 噬菌体-宿主相互作用 单细胞转录组测序 铜绿假单胞菌 感染动力学 支持向量机