宏基因组研讨新打破！复旦Nature+1

09-05 793阅读 0评论

近年来

伪狂犬、猴痘等病毒

从动物向人类外溢

引发新发盛行症甚至全球大盛行

的频率正在明显添加

怎么精准猜测和预告动物源新发盛行症是联络绿色健康饲养与公共卫生防控的重要科学问题

复旦大学公共卫生学院

粟硕教授团队与合作者

运用前沿穿插研讨办法

提醒多种哺乳动物宏基因组数据中的

病毒基因组组成、生态学特征

与跨物种传达规则

在“同一健康”理念下

为构建人-动物-环境一体化

多维度新发盛行症猜测预警系统

奠定重要数据根底

成果于北京时间9月4日以题为

“Farmed fur animals harbor viruses

with zoonotic spillover potential”的研讨长文

在《天然》杂志（Nature）宣布

聚集饲养哺乳动物

发现潜在“危险”病毒

21世纪以来，人类屡次阅历由动物源新发盛行症原引发的大盛行疫情。2014年西非埃博拉病毒疫情、2015年寨卡病毒在南美爆发并延伸全球，以及近期来源非洲的猴痘疫情等，连续不断地给全球公共卫生系统带来严峻应战。

据报道，超越70%的人畜共患疾病源自野生动物。跟着全球城市化进程加快，密布的城郊人口、集约化饲养、快捷游览及环境改变等社会生态要素促进新发盛行症频发。这些盛行症常由动物引发，并在人畜密切接触、非洲南美洲一些卫生条件欠安的区域闪现，公共卫生防地前置需求火烧眉毛。

虽然从前很多碎片化的研讨提示部分饲养哺乳动物具有带着人兽共患病毒的潜力（https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/28284614/），但哺乳动物品种多样，除传统牲畜外，缺少对其他饲养哺乳动物多地域、多类群、跨物种等不同维度内的归纳病毒组发掘与跨标准信息整合研讨。当时这些动物的病原生态学与盛行病学数据存在较大空白，限制了新发盛行症疫情的精准防控。

“咱们的研讨期望添补当时对动物带着微生物的认知空白，尤其是饲养哺乳动物。”粟硕表明，大多数人类病毒都源自动物传达，但终究哪些动物带着何种病毒、这些病毒未来是否会对人类构成潜在要挟，现在仍存在较大不确认性。“如果能提早监测和预告这些病毒，并布置包含疫苗研制在内的归纳防控办法，这关于新发盛行症关口前移、保证人类健康至关重要。”

团队对来自5个动物意图哺乳动物进行了系统的宏基因组研讨，判定了125种病毒基因组，其间39种可推定为新的病毒种，丰厚了饲养哺乳动物带着病毒的品种（图1）。运用生态学地理散布、进化动力学、公共大数据等多学科穿插办法，团队遴选出诺如病毒、盖塔病毒等多种频频发生“宿主跳动”的潜在“危险”病毒，解析其跨物种传达规则，并从空间聚类、动物类群、种群、安排等多维度提醒了潜在“危险”病毒的生态学与盛行病学特征。

图1：哺乳动物带着RNA病毒的多样性

多学科穿插

寻觅病毒检测剖析新办法

下一代测序技能的老练推动了全球基因组学的发掘与同享进程，在既往的组学研讨中，研讨人员一般按物种或采样地址进行混样，然后开始解析病毒多样性。但是，传统的混合样本测序无法明晰提醒个别之间或生态系统中不同组成部分之间的联络，还存在样本首要集中于粪便、难以区别环境污染等问题。此外，低丰度病毒面对基因组碎片化、片段化的应战，混合样本难以完成病毒片段的精准分类，大大限制了病毒基因组的获取。

针对这些限制，团队规划了单安排单样本的建库战略，完成了在个别水平解析病毒共感染以及更活络的发掘低丰度病毒。研讨在166个单安排文库里判定到2种以上的病毒，发现星状病毒、细微病毒等与其他病毒频频发生共感染。经过对低丰度病毒片段的精准拼接，避免了真阳性病毒因丰度阈值而被过滤，完成了多个病毒的90%基因组完成度（图2）。

“咱们选用的新办法能够精确地在个别层面解析病毒共感染状况，并能更活络地检测低丰度病毒，提醒出动物安排器官、个别甚至集体间的多层次病原散布状况，然后取得更为丰厚和高分辨率的数据。”粟硕介绍。这意味着研讨人员能取得愈加详尽的剖析成果、进行更深化的统计学剖析，然后提醒不同标准上的病原生态学问题。

图2：哺乳动物的高分辨率病毒组

研讨团队的跨学科穿插研讨办法，为其他新发病原体的危险评价树立了典范，为构建多维度新发盛行症危险评价系统奠定了根底。这不仅对公共卫生范畴发生深远影响，一起也为病毒学、生态学等相关范畴供给了新的研讨视角和办法指引。

在将近三年的研讨过程中，团队面对的最大应战在于海量宏基因组数据的处理与剖析。“剖析这些数据需求过硬的生物信息学才能。咱们要从海量的原始数据中筛选出病毒信号，并确认哪些是真实的病毒序列。”粟硕带领团队构建高效的一体化宏病毒组注释管道，用于数据清洗、病毒辨认和生物信息学剖析，成功霸占这一难题。

丰厚病毒本底数据，为新发病毒猜测预警供给支撑

研讨取得的病毒数据，丰厚了哺乳动物的病毒本底数据，经过提醒饲养哺乳动物体内病毒的杂乱组成，探究病毒跨物种传达的潜力，该研讨强调了将公共卫生安全防地前移的重要性。

“现阶段潜在危险病原体并没有公共卫生危险，但关于那些在动物中现已表现出较高盛行趋势的病原体，应当加强其在动物中的监测和防控。”粟硕表明，盖塔病毒已在我国多种饲养和野生动物中被监测到，具有频频跨物种传达才能，应加强对盖塔病毒的监测并尽早储藏动物疫苗，保证动物健康饲养以及防备其潜在跨物种传达危险。

近年来，复旦大学粟硕团队致力于使用多学科穿插技能进行新发病毒归纳防控研讨。此前团队现已在《细胞》（Cell）杂志宣布多篇论文，提醒了哪些动物带着和或许传达危险病原，评论了针对公共卫生防控在未来可选用的宏基因组和多种穿插研讨全新监测办法。2024年8月，团队应邀在Cell上宣布对全球高致病性禽流感A（H5N1）疫情防控的观念（https://www.cell.com/cell/abstract/S0092-8674(24)00784-0）。文章针对H5N1在美国奶牛场爆发且呈现骤变病毒（PB2-E627K）外溢到四名奶牛场工人的事例，强调了饲养动物是除禽类以外的人类感染的潜在前哨，提出了在环境-动物-人类界面上跨学科研讨、全景监测防控禽流感病毒的前沿观念。

图3：课题组研讨生尽力打破研讨瓶颈

研讨团队年青而赋有生机，论文的前三位一起榜首作者均是课题组在读研讨生。下一步，团队将持续聚集于人和动物新发病毒的猜测预告和归纳防控研讨，将病毒宏基因组等新技能与传统的盛行病学数据、环境和生态要素相结合，并针对研讨瓶颈按需求开发新的生物信息剖析办法，力求为盛行症防控和公共卫生安全供给更有力的科学支撑。

https://www.nature.com/articles/s41586-024-07901-3

组稿

校融媒体中心

公共卫生学院

文字

殷梦昊丁洒脱

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受访者供给

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