圣保罗市实时追踪虫媒病毒蚊子和潜在宿主

在《微生物基因组学》杂志上发表的一篇文章中，巴西圣保罗巴斯德研究所和圣保罗大学(USP)的研究人员与英国伯明翰大学的同事合作，描述了使用该技术对圣保罗市收集的充血蚊子的病毒RNA和DNA进行测序，目的是查明虫媒病毒如何传播，作为预测未来登革热、寨卡、基孔肯雅热和黄热病等疾病爆发的基础。

“这项研究证明了使用宏基因组学(同时对环境中所有生物体的遗传物质进行测序而不分离它们)来分析无脊椎动物样本的概念。以前，它被用来分析脊椎动物样本[例如人类和其他灵长类动物]。我们的方案可以揭示病毒多样性并识别蚊子种类，同时分析它们的摄食习惯，并有可能扩展我们对昆虫遗传多样性和虫媒病毒传播动态的理解。”巴斯德研究所(圣保罗)与伯明翰大学微生物基因组学和生物信息学教授NicholasJ.Loman联合协调了这项研究。

该方案由巴西-英国虫媒病毒发现、诊断、基因组学和流行病学中心(CADDE)附属研究人员开发。

研究小组的另一位关键成员是南太平洋大学教授EsterSabino。Sabino领导了巴西首次SARS-CoV-2测序(2020年3月)，并于大约一年后对亚马逊州首府马瑙斯首例γ变体感染病例进行了基因组分析。

“跟踪测试的成功非常重要。它表明该技术也可以用于快速有效地研究虫媒病毒。该测试不是监视，但该技术将是其中的重要组成部分。我们还添加了各种信息，例如流行病学数据，作为预测新疾病爆发的基础，”萨比诺说。

怎么运行的

纳米孔测序可以实时分析长DNA或RNA片段。它的工作原理是，当单链DNA分子的核苷酸被拉过纳米孔时，电流会发生微小变化，纳米孔是一个由某些跨膜细胞蛋白组成的小孔(内径约为1纳米)。

电流的变化量是每个核苷酸的特征。直接读取电流的变化，并通过检测特定于所讨论的碱基的电流变化来确定序列。结果可以与基因测序数据库进行比较，以确定感兴趣的细节，例如样本采集的物种。

“这项技术仍然很昂贵。迄今为止，没有一种基因测序技术可以被认为是低成本的。随着时间的推移和用途的扩大，成本将会下降，”伯明翰大学研究员、该文章的第一作者JeremyMirza说。。他还隶属于CADDE。

实时宏基因组学可用于检测患者样本中新出现的病毒和未知病原体，而不需要像传统测试那样专门为某些微生物开发的试剂。

文章中描述的协议通过便携式设备识别载体、病毒和宿主，该设备将来可用于在偏远地区寻找病原体。现在，它首次不仅用于识别样本中的病毒和蚊子种类，还用于识别蚊子血粉的含量。

“我们在圣保罗动物园收集的样本上测试了该技术，该动物园是生物多样性热点地区，因此也是此类研究的一个有趣领域。媒介和血粉来源的多样性非常巨大。大量的人不断地迁移到那里，它是许多候鸟的中途停留地，也是一个受控制的地点，有已知数量的动物和物种，可以根据蚊子所吸食的血液来追踪它们在动物园中的移动。”Kirchgatter解释道。

研究中分析的样本来自2015年在动物园采集的饱食蚊子，并且已经使用传统技术进行了分析。“这使我们能够比较结果和过程每个阶段所花费的时间，”该文章的第二作者、巴斯德研究所的研究员LiliandeOliveiraGuimarães说。

“2015年，我们单独分析了每只蚊子，通过经典分类学识别物种，对每个样本的特定区域进行测序并手动比较序列。这花了数周时间。利用新方法，实时分子识别是可行的。它识别并关联物种和进食偏好，以及昆虫中存在的病毒，”她补充道。

作者表示，虫媒病毒追踪测试的积极结果为进一步研究和发现打开了大门。结合有关蚊子遗传多样性和蚊媒病毒传播动力学的信息，为将新型虫媒病毒与这些病原体的蚊子载体联系起来提供了机会。

研究人员指出：“此外，它还可用于识别可能被这些病毒感染的动物，并指出病毒传播到人类群体的风险。”“该技术的便携性允许在偏远环境中发现新型虫媒病毒，并且该方法可以通过在虫媒病毒传播到人类群体之前对其进行识别来构成早期预警检测系统的基础，从而为预防未来虫媒病毒流行提供一个系统。”