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赋能科研丨基于华大智造DNBSEQ测序平台,中山大学等单位首次揭秘全国范围内蚊虫病毒组特征

时间:2024-03-22作者:华大智造阅读数:1209分享

近日,中山大学、深圳华大生命科学研究院与复旦大学携手开展了全国范围内蚊虫病毒组研究。该研究揭示了多种蚊虫在不同生境下病毒的多样性、传播分布的影响因素及地理谱系特征,在多维尺度上为研究蚊虫病毒组提供了重要的新见解。相关成果于3月22日在国际学术期刊《自然-生态与演化》(Nature Ecology & Evolution)上发表。


研究团队基于华大智造自主研发的DNBSEQ-Tx超高通量测序平台,通过对单个蚊虫进行宏转录组测序,成功构建了迄今发表个体数最多、地域跨度最大的蚊虫病毒组数据资源。研究团队从中鉴定出393种蚊虫相关病毒,其中高达63%为潜在新种,包括3种潜在致病虫媒病毒新物种。这一发现大大拓展了已知蚊虫病毒的多样性和新颖性。


Nature Ecology & Evolution官网截图


蚊子,除了日常恼人之外,更是一种常见的病毒传播媒介,通过其传播的疾病包括疟疾、黄热病、登革热等。随着全球气候变暖,蚊虫的繁殖速度和传播疾病的能力也得到了增强,由虫媒病毒引起的新发传染病流行趋势不断上升,对全球公共卫生构成了严峻挑战。然而,目前我们对于蚊虫等常见媒介生物所携带的病毒多样性和生物地理格局的认识仍非常有限。


研究团队历时5年收集了来自全国23个省82个县市的2438只蚊虫个体,这些样本来自不同的生态环境,包括人口密集区及边境省份。


样本地理分布与蚊虫多样性


研究团队进一步分析了蚊虫所携带的病毒类型及数量,发现蚊虫个体和种群水平的病毒组成与宿主系统发育、气候、土地利用类型等因素密切相关。据此,研究团队发现了病毒多样性的热点宿主(骚扰阿蚊、白纹伊蚊)和热点地区(温度适当、降雨丰富且哺乳动物多样性较高的地区)。这一发现为病原多样性热点假说提供了坚实的证据。


研究团队首次量化地描述了蚊虫病毒与其宿主专一性的对应关系,即有些病毒仅能特定感染单一种类的蚊虫(专化),而有些病毒则能跨物种感染多个不同属的蚊虫(泛化)。这种病毒的宿主特异性呈现出从专化到泛化的连续谱特征。此前有研究表明,许多虫媒病毒在自然界中属于跨物种传播病毒,因此,了解病毒这一潜力特点对疾病防控有重要指导意义。




此外,研究发现,不同地区蚊虫种群的遗传相似度与种群间共享的病毒物种数高度相关。即地理位置相隔很远的两个地区,如果蚊虫间的基因组相似度越高,其所对应携带的病毒种类越相似。研究团队推测,这表明蚊虫种群的扩散可能是病毒长距离传播和大尺度生物地理格局形成的重要驱动力。

中山大学团队表示:“本研究极大地扩展了已知蚊虫病毒圈,为蚊虫病毒提供了全面的基因组和生态数据资源,同时,从蚊虫个体的病毒多样性与全国尺度上的生物地理格局联系起来,为媒介昆虫病毒组图谱提供了全新的认识。”


为发现和监测动物中可能感染人类的病原,华大基于自主研发的高通量实验和分析平台,于2020年发起全球病原数据库(Global Pathogen Database Project)项目。该项目旨在从基因组层面检测和发现人畜共患病原,致力于促进形成更加主动的疾病预防机制,并为发现预测已有和潜在的人畜共患病原提供坚实和全面的数据支撑。


文章共同通讯作者、全球病原数据库项目负责人王达希副研究员表示:“我们希望携手全球科学家一起,对自然疫源的病原体进行持续的研究。目前项目已完成约2万5千份样本测序,接下来,团队将持续构建病原数据平台,汇集多种病原、媒介和生态等多维度信息,为生物安全防控和自然疫源疫病监测预警提供大数据保障。”


中山大学施莽教授、吴未辰博士,深圳华大生命科学研究院李俊桦研究员、王达希副研究员,复旦大学李博教授为本文通讯作者。复旦大学生命科学学院博士研究生潘远飞、深圳华大生命科学研究院赵海龙博士、中山大学医学院博士研究生苟钦妤为共同第一作者。


该项科研成果符合伦理和数据安全法律法规,所产生的数据全部存储于深圳国家基因库生命大数据平台(CNGBdb)序列归档系统(CNSA项目编号CNP0004669)。

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