我校生命科学学院林恭华教授和黄族豪教授领衔的水蛭研究团队在水蛭功能基因组学和抗血栓药物研发领域取得重要进展，研究成果以井冈山大学为第一单位或通讯单位在International Journal of Biological Macromolecules（中科院1区，IF=8.2）等期刊发表系列学术论文，授权国家专利5项。

血栓病是心脑血管疾病中最重要组成部分，全球每年与血栓病相关的心脑血管疾病夺走超过2000万人的生命，占世界总死亡人数的1/3。我国约有3.3亿心脑血管病患者，由血栓栓塞引起的脑卒中、冠心病患者数量居高不下，造成巨大的生命财产损失。水蛭隶属于环节动物门、蛭纲，许多物种以吸食脊椎动物血液为生，能分泌多种抗血栓蛋白类活性物质，以抑制宿主生理性止血过程。国内外研究人员在寻找水蛭抗血栓蛋白方面开展了大量工作，但由于水蛭基因组的高度变异特征，这些蛋白及其编码基因的鉴定工作迄今困难重重。

水蛭研究团队利用最新的三代基因组测序组装技术，组装构建了我国常见药用水蛭及其近缘类群（图1）——菲牛蛭、日本医蛭、天津医蛭、宽体金线蛭、尖细金线蛭、光润金线蛭等近10个物种染色体水平的高质量基因组。结合转录组测序分析和团队研发改进的基因结构个性化注释技术，从这些基因组中挖掘得到500多个抗血栓相关基因，共涉及含水蛭素在内的23个基因家族。这些工作的完成，标志着水蛭基原的抗血栓药物开发全面进入后基因组学时代，也意味着我校水蛭生物学研究已达到国际领先水平。

图1. 我国常见药用水蛭（红色）及其近缘类群的系统发育关系

成果1：Comparative genomics of two Asian medicinal leeches Hirudo nipponia and Hirudo tianjinensis: with emphasis on antithrombotic genes and their corresponding proteins（日本医蛭和天津医蛭比较基因组学研究），相关成果发表在International Journal of Biological Macromolecules期刊。

日本医蛭是《中国药典》收录的唯一吸血型水蛭，也是公认争议最小的药用水蛭基原物种，然而研究显示，在常用的“日本医蛭”药材中，除了标准的日本医蛭外，还包括另一个新发现的物种——天津医蛭，这就为药材的道地性和合法性带来挑战。本研究对这两个容易混淆的物种开展比较基因组学研究，结果发现，两种医蛭的染色体数目、基因组大小、基因组复杂度、编码基因数量等特征上极为相似（图2）。从日本医蛭和天津医蛭基因组中分别鉴定得到86和83个抗血栓基因。有趣的是，在两种水蛭基因组中都发现一个幽灵基因家族decorsin（其蛋白产物——抗栓肽具有抗血小板聚集活性），此基因1990年首次在北美医蛭上发现，此后在其他水蛭物种上都无法复现，本研究为30多年来首次在其他水蛭基因组中发现此基因家族。本研究为两种水蛭的资源开发、利用和保护提供科学依据，也为《中国药典》的修订提供关键基础资料。

图2. 日本医蛭和天津医蛭水蛭素和抗栓肽比较：A. 水蛭素序列比对；B. 抗栓肽序列比对；C. 水蛭素和抗栓肽系统发育关系；D. 水蛭素和抗栓肽在染色体上的分布

成果2：Revisiting the Asian buffalo leech (Hirudinaria manillensis) genome: focus on antithrombotic genes and their corresponding proteins（菲牛蛭基因组学分析和抗血栓基因鉴定），相关成果发表在Genes期刊。

菲牛蛭是医蛭科牛蛭属的代表物种，分布于东南亚国家和我国广西、广东、海南、福建等南方省份，具有个体大、生长快、活性强等优点。然而，由于分布范围狭窄、研究资料相对匮乏等原因，菲牛蛭并未被列入《中国药典》，导致其开发利用严重受限。本研究获得了迄今为止最完整的高质量基因组，13条染色体的挂载率为99%，基因组完整度BUSCO值高达98%。在此基础上鉴定得到72个抗血栓基因，包括5个水蛭素基因。通过毕赤酵母真核表达表达技术和体外活性试验，证实其中3个基因的蛋白产物有明确的抗凝血酶活性（图3）。本研究为菲牛蛭的资源开发利用和将来列入《中国药典》名录提供关键科学依据。

图3. 菲牛蛭5个水蛭素及来自欧洲医蛭的水蛭素蛋白序列比对

成果3：A chromosome-level genome assembly of the non-hematophagous leech Whitmania pigra (Whitman 1884): identification and expression analysis of antithrombotic genes（宽体金线蛭基因组学及抗血栓基因序列鉴定和表达量分析），相关成果发表在Genes期刊。

宽体金线蛭是医蛭科金线蛭属的代表物种，已被列入《中国药典》，是目前国内水蛭类中成药中用量最大的基原材料。然而宽体金线蛭并不吸血，而是以吸食田螺体液为生，因此，针对其是否仍具有抗血栓功能，长期以来争议不断。本研究获得了宽体金线蛭接近完整的全基因组，从中鉴定得到79个抗血栓基因。除了poecistasin外，所有菲牛蛭有的抗血栓基因家族宽体金线蛭都有。基于转录组的基因表达量分析显示，宽体金线蛭抗血栓基因表达模式明显有别于菲牛蛭，其水蛭素和安待欣（抗凝血功能）、saratin和蚓激酶（抗血板聚集功能）、失稳酶（溶栓功能）等5个基因家族的总表达量甚至显著高于菲牛蛭，推测这些蛋白可能是宽体金线蛭的关键活性物质（表1）。研究结果显示，尽管宽体金线蛭的吸血功能已完全退化，然而其绝大多数抗血栓相关基因却得以保留并表达，为其作为有效的抗血栓类基原药材提供了物质基础。

表1. 菲牛蛭和宽体金线蛭抗血栓基因家族的表达量比较

相关成果获得国家自然科学基金（82260742）及江西省“双千计划”（jxsq2020101050，jxsq2023201063）等项目的资助。（文/图：林恭华，审核：黄族豪、周兵、隋岩）