绘制疟原虫在雌性按蚊体内的变化与互动图

恶性疟原虫（Plasmodium falciparum）导致90%的疟疾病例，2023年 alone 造成近60万人死亡，主要是撒哈拉以南非洲的幼儿。它需通过按蚊传播，在雌按蚊体内的旅程始于吸血时摄入雌雄配子体，配子体迅速成熟为配子，受精形成合子并转化为能活动的动合子。24-36小时后，动合子需穿越中肠上皮以避免被血液消化杀死，此阶段疟原虫大量损失，是生命周期的严重瓶颈。到达中肠基侧后，动合子经“转化动合子”阶段变圆为卵囊，7-10天内在基膜下生长并复制DNA，最终形成数千个感染性孢子体，成熟后侵入唾液腺等待传播。

与血液阶段相比，疟原虫在蚊体内发育阶段研究较少，现有知识多来自啮齿类模型。虽已知动合子入侵路径，但与特定中肠细胞互作、向卵囊转化机制等仍不清楚。本研究通过单细胞RNA测序（scRNA-seq），对不同阶段疟原虫和蚊中肠细胞测序，重建了关键阶段并识别互作。感染冈比亚按蚊后，在36小时（入侵动合子）、2天（新卵囊）、4天（生长卵囊）、7天（晚期卵囊）分离样本。

分析显示，2、4、7天疟原虫与36小时的明显分离，动合子-卵囊转化时RNA代谢下调、翻译上调，卵囊生长则有氧呼吸增强。整合数据生成的图谱含11个疟原虫集群，基因聚类揭示四个共表达分支，涉及动合子成熟、转录、黏附、翻译、呼吸等功能。

功能验证发现，PfATP4和PfLRS对卵囊发育关键，抑制剂可减小卵囊、减少孢子体。转录因子PfSIP2对孢子体入侵肝细胞必不可少，敲除后入侵效率降67%、红细胞外形式形成降96%。

通过共享条形码和共聚焦显微镜，发现疟原虫穿越上皮时偏好与中肠祖细胞互作，可能利用其基侧位置为出口；晚期卵囊与肌肉细胞紧密连接，可能助其黏附中肠。这些发现在多种蚊-寄生虫组合（含野外株）中得到证实。

本研究揭示了此前未知的生物学转变和互作分子事件，为疟疾传播阻断策略（如传播阻断药物、蚊靶向抗疟药）提供了候选靶点。