高通量测序前处理方法的优化及在鼠类病毒组研究中的应用

来源 :甘肃中医药大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:cxr1682000
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目的:优化粪便和组织样本高通量测序前处理方法,提高高通量测序在宏病毒组研究中的灵敏度;运用优化的前处理方法,对我国云南和内蒙地区采集的鼠类样本进行高通量测序,了解两个地区鼠类病毒组成及流行情况;筛选出部分对人类或动物具有致病性的病毒进一步研究,了解其基因组特点,系统发育及流行情况。方法:(1)针对粪便和组织样本,分别选取不同类型的病毒作为模拟样本,对过滤、核酸酶处理、不同的提取核酸方法进行评价。采用Taq Man real-time PCR方法定量评价每一步处理对每一种模式病毒核酸载量的影响,采用SYBR Green real-time PCR方法对细菌16S r RNA基因和宿主12S r RNA基因进行定量以评价细菌和宿主的去除效果。(2)收集我国100只云南鼠类和255只内蒙鼠类样本,将收集的样本按照组织类型和样本采集地分别混合为10个和11个样本库,使用优化的前处理方法处理后进行高通量测序,了解其病毒组成。(3)筛选出部分对人类或动物具有致病性的病毒,采用PCR验证,对潜在的新病毒包括戊肝病毒和丙肝病毒进行全基因组扩增和筛查,了解两种病毒基因组特点、进化关系及在鼠类中的流行情况。结果:(1)对于粪便样本,比较PES和PVDF滤器的过滤效果,结果显示使用0.22μm的PES滤器过滤效果较好,使用PVDF材质滤器导致样本量减少;比较核酸酶不同消化时间后评估发现消化2h比消化1h去除细菌的效果更好,且病毒损失较少;比较不同的核酸提取方法,结果显示使用RPMK试剂盒可以有效减少细菌,但对部分病毒提取效果较差,而MVSK试剂盒提取病毒核酸效果较好。对于组织样本,比较PES滤器的过滤效果,结果显示使用0.22μm的PES滤器病毒损失较少;比较核酸酶消化后评估发现1h消化可以有效去除宿主g DNA,且病毒损失较少;比较不同的核酸提取方法结果表明使用VNAEK II试剂盒提取病毒核酸效果最好,Trizol LS结合RPMK方法去除宿主g DNA效果较好,但病毒损失较大。粪便和组织样本的前处理方法整个流程的病毒损失分别为(1.7~3.0)Ct和(1.6~2.5)Ct。(2)病原谱分析结果显示,云南鼠样本中注释为病毒的序列共7 018 746条,肝脏样本共4 832 166条序列,包括37个病毒科和部分未分类病毒,其中戊肝病毒科占比最高,为91.83%。脾脏样本共2 186 580条序列,包括33个病毒科和部分未分类病毒,其中长尾噬菌体科占比最高,为56.57%。内蒙鼠样本按照不同类型分为肠道和组织两类进行分析,肠道样本中注释为病毒的序列为6 175 997条,包括58个病毒科和部分未分类病毒,其中冠状病毒科占比最高,为36.55%;组织样本中注释为病毒的序列为4 305665条,包括45个病毒科和部分未分类病毒,其中细小病毒科占比最高,为83.50%。在两个地区所有样本中主要存在的脊椎动物病毒包括:戊肝病毒科(42.3%)、冠状病毒科(19.09%)、细小病毒科(30.65%)、黄病毒科(1.70%)、小RNA病毒科(3.40%)、星状病毒科(2.10%)、痘病毒科(0.59%)、圆环病毒科(0.15%)、杯状病毒科(0.09%)等。(3)对部分HEV序列进行全基因组扩增,获得了来自云南鼠的3株全长或近全长基因组序列和来自内蒙鼠的2株全长的HEV基因组序列。序列比对结果发现云南鼠3株病毒属于HEV-C1型,与香港免疫抑制患者中发现的pt5株高度同源,核苷酸同源性为88.7%~94.3%,进化分析也显示这3株病毒与pt5亲缘关系最近,进一步说明HEV-C1型中部分成员可能存在跨种传播而引起人畜共患病的风险;内蒙鼠2株病毒与啮齿类HEV有较近的亲缘关系,核苷酸同源性为66.5%~82.3%,属于一个新的基因型。对来自云南和内蒙鼠中的丙肝病毒进行全基因组扩增,并获得5株部分全长的基因组,其中内蒙鼠4株丙肝病毒间的核苷酸同源性为61.5%~77.6%。云南鼠与内蒙鼠丙肝病毒之间的核苷酸同源性为40.3%~42.7%。进化分析结果显示云南鼠的病毒株与丙肝病毒G亲缘关系较近,内蒙鼠的病毒株与丙肝病毒J的亲缘关系较近。Simplot分析显示丙肝病毒未发生重组事件。结论:(1)粪便样本最佳方法为PES滤器过滤、核酸酶消化2h、MVSK试剂盒提取核酸;组织样本最佳方法为PES滤器过滤、核酸酶消化1h、VNAEK II试剂盒提取核酸。(2)采用宏病毒组高通量测序获得云南和内蒙鼠病原谱。两个地区的鼠类样本中发现了大量脊椎动物病毒,表明鼠类中存在病毒多样性。(3)获得了云南和内蒙鼠的部分HEV和丙肝病毒的全基因组序列,分析发现云南鼠中的HEV与人源的HEV-C1型高度同源,可能存在跨种传播情况。
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