云南边境地区蚊媒病原宏基因组学调查分析

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虫媒病毒(Arthropod-borne viruses)是一类由吸血节肢动物叮咬敏感的脊椎动物而引起疾病并在人与动物间传播的病毒。至今已有537种虫媒病毒被发现,其中的130多种被证实对人或动物有害。云南省与越南、缅甸、老挝三国交界,边境线长达4000多公里,属热带、亚热带气候,气温高,湿度大,昆虫种类及数量丰富。然而这一区域是OIE通报的多种动物疫病流行的重要区域。这些疫病是否感染虫媒,并经虫媒进一步广泛传播,特别是跨境传入我国,传播给动物甚至是人类,这就需要对虫媒潜在携带的疫病病原进行有效的监控,详细了解虫媒携带病原信息,为保障边境地区动物和人民生命健康安全具有重要的意义。本研究拟聚焦蚊虫样品,为调查云南省边境地区蚊媒携带病原,利用高通量测序平台进行宏基因组学研究分析,全面探查蚊虫携带病原信息。根据宏基因组学得出的结果,进行验证病原并筛选出特异病原或新发病原进一步开展鉴定分析,获知病原遗传变异情况,对潜在传播风险进行预警。本课题采集梁河县、弄岛镇、勐腊县、勐海县4个地区的蚊虫样本,挑选整理后用于后续宏基因组测序的样本1098份。对蚊虫样本提取核酸,分别构建RNA文库和DNA文库,进行宏基因组学分析。RNA文库经过Viral Meta处理一共得到2.712.214.918个reads,经过质控得到2.344.251.310个reads,其中0.018%的序列注释到了病毒,这些病毒进一步可以分为49个科,87个病毒属,有肌病毒科(Myoviridae);微病毒科(Microviridae);弹状病毒科(Rhabdoviridae);痘病毒科(Poxviridae);幻影病毒科(Phasmavirida);马赛病毒科(Marseilleviridae);藻类去氧核糖核酸病毒科(Phycodnaviridae);长尾病毒科(Siphoviridae);拟菌病毒科(Mimiviridae)等。DNA文库经过Viral Meta处理一共得到769.224.658个reads,经过质控得到542.543.174个reads,其中0.032%的序列注释到了病毒。经研究发现,不同地区的蚊媒病毒表现出明显的差异,表现为病毒的种类、序列和病毒序列的丰富程度。通过宏基因组详细了解了云南4个边境地区蚊子携带病原的情况,为科学防控蚊媒疫病提供可靠数据支持。经病毒宏基因组学测序分析,针对新发现的武汉正幻影病毒1型,武汉蚊虫病毒8型,武汉蚊虫病毒9型,建立了特异性PCR检测方法。对目的片段特异性扩增进行遗传变异分析,发现这些病毒与已知病毒的核苷酸同源性大约85%,提示这些病毒可能为新型的蚊子病毒。同时对检测出来的流行性乙型脑炎病毒,版纳病毒进行荧光PCR验证,验证结果与病毒宏基因组学结果完全吻合。挑选宏基因组测序数据中显著出现流行性乙型脑炎病毒进行深入分析。获得2株乙脑病毒的Pr M基因和E基因序列,Pr M基因分型证实JEV-1与JEV-2均属于基因I型;乙脑E基因分析显JEV-1和JEV-2与减毒疫苗株SA14-14-2的核酸序列分别具有98%和99.5%的同源性,在E蛋白3个结构域中分别有21个氨基酸和12个氨基酸的差异,同时JEV-1和JEV-2在E138位的氨基酸均为Glu,符合强毒特征。本研究确定了JEV-1和JEV-2的Pr M/E基因分子特征,为云南边境流行性乙型脑炎病毒的传播及防控提供了预警作用。本研究应用宏基因组学方法对云南省边境地区蚊虫进行病毒组调查。研究结果不仅丰富了云南边境地区蚊虫病毒数据库,也为我国蚊媒病毒的多样性提供了参考依据同时为新发蚊媒病提供科学依据。为评估该地区蚊媒病毒在公共卫生中的威胁提供了基础数据。本研究选择病毒宏基因组学与特异性PCR验证结合。首先用病毒宏基因组学调查边境地区蚊虫携带的病原,根据测序结果筛选相关的病毒,设计特异的PCR检测方法验证样品,在此基础上对该病毒进行深入的研究,降低病原调查的盲目性,对今后边境口岸新发传染病的预测预警、新发或再发传染病诊断以及环境微生物调查等方面都有一定的参考价值。
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