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病毒宏基因组在医学上的应用与未来展望

分子诊断与治疗杂志 2023年第1期15卷 177-180页

作者：梁志坤李可胜蒋析文卫生部医药生物工程技术研究中心临床医学分子诊断国家地方联合工程实验室广东省核酸分子诊断工程技术研究中心广东省临床医学分子诊断工程技术中心广州达安基因股份有限公司广东广州510665

新型新冠病毒的爆发,给人类安全健康带来了巨大的威胁。在过去的经验中,发现和鉴定新病毒以及确定新病毒与疾病的关系是预防、诊断和治疗新发病毒性传染病的首要任务。在过去十几年中,随着高通量测序技术的迅速发展,病毒宏基因组的理论... 详细信息

新型新冠病毒的爆发,给人类安全健康带来了巨大的威胁。在过去的经验中,发现和鉴定新病毒以及确定新病毒与疾病的关系是预防、诊断和治疗新发病毒性传染病的首要任务。在过去十几年中,随着高通量测序技术的迅速发展,病毒宏基因组的理论以及技术已被证明在公共卫生,临床病原学诊断等方面发挥着重要的作用。此前,人们对病毒的认识被限制于病毒感染人体进而引起疾病,但是近些年随着人类基因组和微生物组研究表明,病毒与人体之间存在更广泛的相互作用,部分病毒对人体无害,甚至是有益的。本文主要针对近些年来对病毒宏基因组的兴起与发展,研究的策略以及在医学上的一些应用前景进行综述,并提出病毒宏基因组的一些未来展望。

关键词：高通量测序病毒宏基因组医学应用

基于病毒宏基因组学鉴定水环境中噬菌体携带的新型耐药基因及其耐药特点分析

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环境科学学报 2022年第6期42卷 215-224页

作者：张红娜常美洁刘敬博董梦洁孙佳欣翟真真河北经贸大学生物科学与工程学院石家庄050061 山东农业大学动物科技学院泰安271000 泰安市中心医院泰安271000

水环境作为耐药基因的存储库,为耐药基因的水平转移和新型耐药基因的产生提供重要场所.但到目前为止,对水环境中病毒携带耐药基因的特征及其功能还知之甚少.因此以南四湖和东平湖为研究对象,利用病毒宏基因组学结合体外实验的方法探讨... 详细信息

水环境作为耐药基因的存储库,为耐药基因的水平转移和新型耐药基因的产生提供重要场所.但到目前为止,对水环境中病毒携带耐药基因的特征及其功能还知之甚少.因此以南四湖和东平湖为研究对象,利用病毒宏基因组学结合体外实验的方法探讨水环境中病毒携带新型耐药基因的情况及其耐药特点.通过分析病毒基因组的片段(reads)和重叠群(contigs),鉴定出多种耐药基因,包括AAC(6’)、QnrA、VanY、Vat和β-内酰胺酶基因.值得关注的是,通过核心序列比对和进化分析,挖掘出两种噬菌体携带的新型β-内酰胺酶基因bla_(NSDPV-1)和bla_(NSVM-1).最小抑菌浓度试验表明,这两种编码新型β-内酰胺酶的耐药基因对临床常用头孢类和碳青霉烯类抗生素具有一定的耐药性.综上所述,水环境中噬菌体很可能在新型耐药基因的产生和耐药基因散播中起着重要的作用.另外,病毒宏基因组学结合体外实验是发现噬菌体携带新型耐药基因的重要方法.

关键词：水环境噬菌体病毒宏基因组新型耐药基因耐药特点

藏猪呼吸道疾病临床样本中病毒的宏基因组学分析

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畜牧兽医学报 2023年第9期54卷 3836-3847页

作者：范燕迪杨丹娇叶忠明张敏蓝岚王靖皓周菡康润敏于吉锋张志东李彦敏周泷西南民族大学畜牧兽医学院成都610041 四川省甘孜藏族自治州畜牧业科学研究所康定626000 四川省畜牧科学研究院成都610066

为了解我国川西高原地区藏猪呼吸道疾病综合征(porcine respiratory disease complex,PRDC)相关病毒的种类和流行情况,本研究从四川省甘孜藏族自治州地区采集藏猪呼吸道样本共计119份,其中健康藏猪鼻拭子66份(来自6个猪场),PRDC明显症... 详细信息

为了解我国川西高原地区藏猪呼吸道疾病综合征(porcine respiratory disease complex,PRDC)相关病毒的种类和流行情况,本研究从四川省甘孜藏族自治州地区采集藏猪呼吸道样本共计119份,其中健康藏猪鼻拭子66份(来自6个猪场),PRDC明显症状的藏猪鼻拭子、肺组织及肺泡灌洗液53份(11个猪场)。将健康组和发病组样本制成两个pool样提取总核酸反转录成cDNA,建库后使用Illunima novaseq测序。经序列分析表明,健康藏猪呼吸道样品主要以细菌噬菌体为主,动物相关病毒仅检测到疱疹病毒科(Herpesviridae)的mardivirus。发病组样本的病毒种群包括14个病毒科的16种病毒,可引起PRDC的病毒有猪圆环病毒2型(PCV-2)、细环病毒(TTSuV)、猪细胞巨化病毒(PCMV)和非洲猪瘟病毒(ASFV)等。使用SOAPdenovo软件组装出两株PCV-2,三株TTSuV和一株Porprismacovirus的全基因组。遗传演化分析结果显示,两株PCV-2属于PCV-2d亚型,三株TTSuV均属于k2型,其中SCgz-1属于k2b亚型,SCgz-2和SCgz-3属于k2a亚型。Porprismacovirus毒株与越南的人源Human 16806x66_213毒株聚为单独一分支,而与猪源毒株则遗传距离较远。RDP4重组分析显示,该毒株为人源Human 16806x66_213毒株和猪源Porcine 17668x82_593毒株的重组毒株,该重组方式在国际上未见报道。本研究首次对川西高原地区藏猪的呼吸道相关病毒开展调查研究,发现藏猪呼吸道疾病相关病毒种类繁多,并存在不同家畜间、人和家畜间跨种传播的可能,应予以更多关注。同时,本研究也为藏猪呼吸道疾病的防控提供参考。

关键词：藏猪呼吸道疾病综合征病毒宏基因组重组分析

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贵州省健康仔猪病毒宏基因组学研究

吉林农业大学学报 2022年第2期44卷 176-188页

作者：何羽扬赵梓含涂长春何彪吉林农业大学动物科学技术学院长春130118 军事科学院军事医学研究院军事兽医研究所/吉林省人兽共患病防控重点实验室长春130122

为了初步了解贵州省规模化猪场健康仔猪携带病毒的病原本底,在贵州4个猪场采集了151头健康仔猪的咽拭子和肛拭子。病毒宏基因组学分析显示这些仔猪共携带25个科的病毒,包括噬菌体、昆虫病毒、脊椎动物病毒等。在脊椎动物相关的病毒科中... 详细信息

为了初步了解贵州省规模化猪场健康仔猪携带病毒的病原本底,在贵州4个猪场采集了151头健康仔猪的咽拭子和肛拭子。病毒宏基因组学分析显示这些仔猪共携带25个科的病毒,包括噬菌体、昆虫病毒、脊椎动物病毒等。在脊椎动物相关的病毒科中,其中4个猪场共同存在星状病毒、冠状病毒、微小核糖核酸病毒等11个病毒科。此外,在每个猪场中,疱疹病毒、黄病毒在咽拭子中的reads数均大于肛拭子中的reads数;数圆环病毒、呼肠弧病毒、微小核糖核酸病毒、星状病毒、冠状病毒在肛拭子中的reads数均大于咽拭子中的reads数,提示这些病毒的组织嗜性。对猪瘟病毒、类圆环病毒、博卡细小病毒、星状病毒、萨佩罗病毒的contigs进行进化分析,结果发现星状病毒具有丰富的遗传多样性,而其他病毒与各自参考毒株进化关系较近;猪类圆环病毒与牛类圆环病毒核苷酸同源性很高,提示存在跨种传播或基因重组。对突隆病毒进行了检测,发现其广泛分布于4个猪场健康仔猪的咽拭子和肛拭子,阳性率为75%-100%。研究为健康仔猪携带病毒的多样性和本底情况提供了重要的基础数据。

关键词：健康仔猪病毒宏基因组遗传多样性贵州省

基于病毒宏基因组纳帕海高原湿地病毒种群结构研究

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基因组学与应用生物学 2022年第2期41卷 305-314页

作者：徐志伟陈学梅魏云林张琦季秀玲昆明理工大学生命科学与技术学院昆明650500

病毒广泛分布于自然环境中,随着高通量测序技术的快速发展,对病毒遗传多样性研究也越来越多,但是高原湿地病毒研究相对较少。本文利用病毒宏基因组学方法开展纳帕海高原湿地病毒种群结构和遗传多样性的研究,发现纳帕海高原湿地中DNA病毒... 详细信息

病毒广泛分布于自然环境中,随着高通量测序技术的快速发展,对病毒遗传多样性研究也越来越多,但是高原湿地病毒研究相对较少。本文利用病毒宏基因组学方法开展纳帕海高原湿地病毒种群结构和遗传多样性的研究,发现纳帕海高原湿地中DNA病毒占99.4%,RNA病毒占0.6%;DNA病毒中噬菌体占47.95%。病毒科水平注释结果表明,长尾病毒科(Siphoviridae)、肌病毒科(Myoviridae)、类双生病毒科(Genomoviridae)、疱疹病毒科(Herpesviridae)、藻类DNA病毒科(Phycodnaviridae)和拟菌病毒科(Mimiviridae)等为优势病毒,这些病毒丰度与总氮、叶绿素a、锌等环境因子相关,优势病毒在地理位置上的分布具有显著差异。藻类病毒系统发育分析表明,纳帕海高原湿地中包含目前已知的6种藻类DNA病毒属。开展纳帕海高原湿地病毒种群丰度、基因组功能解析、分布差异和环境因子相关性研究,为了解纳帕海病毒种群结构特点,进一步阐明病毒在湿地生态系统中的功能提供科学依据。

关键词：纳帕海高原湿地病毒群落功能基因病毒宏基因组

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一起东北黑熊死亡病例的病毒宏基因组学分析

病毒学报 2024年

作者：孙政张如涂长春杨艳玲何彪中国农业科学院长春兽医研究所中国农业科学院特产研究所吉林农业大学动物医学院

黑熊是我国重要的野生动物资源，保护黑熊是我国野生动物保护的重要内容之一。本研究使用常规细菌检测和病毒组学分析，对一起黑熊死亡案例进行病原分析。细菌学检测发现了肠出血性大肠杆菌和A型魏氏梭菌阳性，但结合临床症状，排除了... 详细信息

黑熊是我国重要的野生动物资源，保护黑熊是我国野生动物保护的重要内容之一。本研究使用常规细菌检测和病毒组学分析，对一起黑熊死亡案例进行病原分析。细菌学检测发现了肠出血性大肠杆菌和A型魏氏梭菌阳性，但结合临床症状，排除了细菌感染的可能。随后使用RNA和DNA病毒组技术相结合，对其进行全病毒组分析，结果发现了Parvovirus、Anellovirus、Circovirus等7个病毒信息，其中肾脏携带的病毒最为丰富，有7个科。在这些病毒中，Parvovirus、Anellovirus和Circovirus与已知病毒核苷酸同源性小于90%，而其余病毒与当前已知病毒同源性高达99%。绝大多数病毒致病性不明确，值得注意的是本研究发现的细小病毒在黑熊中呈现系统感染，且与美国的一株熊细小病毒NS1氨基酸同源性为86.8%，但其与此次黑熊死亡的关联需进一步研究。本研究首次用病毒组技术对黑熊样本病毒组进行分析，结果虽不能判定此次黑熊死亡的原因，但相关数据为了解黑熊病毒多样性提供了重要的基础数据。

关键词：东北黑熊细菌检测病毒宏基因组细小病毒

病毒宏基因组高通量测序在临床感染性疾病诊断中的应用

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临床检验杂志 2014年第12期32卷 903-905页

作者：罗娅莎林勇平宋金龙梁颖周强卢妙莲广州中医药大学第二临床医学院广州510120 广州医科大学附属第一医院检验科广州510120 广东省中医院检验科广州510120

目的以1例恶性胸腺瘤并发外阴部感染患者溃疡部位拭子标本为模型,建立适用于临床病毒检测的宏基因测序平台。方法提取该患者外阴部水疱液中的全部核酸,通过不依赖序列的单引物扩增(SISPA)后进行Ion Torrent PGM高通量测序,筛选出与病毒... 详细信息

目的以1例恶性胸腺瘤并发外阴部感染患者溃疡部位拭子标本为模型,建立适用于临床病毒检测的宏基因测序平台。方法提取该患者外阴部水疱液中的全部核酸,通过不依赖序列的单引物扩增(SISPA)后进行Ion Torrent PGM高通量测序,筛选出与病毒相关的测序读长(reads)与NCBI数据库中的序列进行比对,分析标本中病毒核酸的种类及丰度,并与荧光定量PCR法比较。结果共获得320 049条读长,4 288条(1.3%)与病毒相关,其中2 629条为噬菌体基因,其余1 659条读长中与人类疾病相关的有单纯疱疹病毒2型(HSV-2)14条(0.84%)、指环病毒属(Anellovirus)1 361条(82.0%)、多瘤病毒属(Polyomavirus)19条(1.14%)、乳头瘤病毒属101(Papillomavirus 101)6条(0.40%),反转录病毒科80条(4.82%)、痘病毒科45条(2.7%)、其他病毒如植物、鱼类、禽类病毒117条(7.05%)、未分类病毒17条(1.02%);疱疹病毒序列鉴定结果表明,14条读长注释为HSV-2(NC_001798),且用荧光定量PCR确认为HSV-2阳性,两法结果一致;噬菌体序列分析发现2 629条读长为噬菌体基因,其中1 251条为肠杆菌噬菌体(占47.6%),1 331条为葡萄球菌噬菌体(占50.6%)。结论初步建立了基于Ion Torrent PGM的病毒宏基因组测序平台并成功检测出HSV-2,为其在临床中的应用提供了实验依据。

关键词：病毒宏基因组高通量测序临床诊断

宁夏地区犊牛腹泻分子病毒学调查及犊牛粪便病毒宏基因组学初步分析

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宁夏地区犊牛腹泻分子病毒学调查及犊牛粪便病毒宏基因组学初步分...

作者：熊新雪宁夏大学

学位级别：硕士

犊牛腹泻是犊牛在诸多因素的影响下,出现消化不良、腹泻、脱水、消瘦等临床特征的消化道疾病,严重且持久的腹泻会导致犊牛生长发育迟缓、死亡率增加。该病是犊牛的常见病、多发病,也是牛场经济损失的主要原因之一。犊牛腹泻分为感染性... 详细信息

犊牛腹泻是犊牛在诸多因素的影响下,出现消化不良、腹泻、脱水、消瘦等临床特征的消化道疾病,严重且持久的腹泻会导致犊牛生长发育迟缓、死亡率增加。该病是犊牛的常见病、多发病,也是牛场经济损失的主要原因之一。犊牛腹泻分为感染性腹泻和非感染性腹泻,感染性腹泻由病毒、细菌、寄生虫等致病性病原微生物引起,非感染性腹泻多由营养、应激、环境卫生等引发。牛病毒性腹泻病毒（BVDV）、牛轮状病毒（BRV）、牛冠状病毒（BCoV）是常见的引发犊牛腹泻的病毒,而牛星状病毒（BAstV）、牛凸隆病毒（BToV）、牛嵴病毒（BKoV）、牛细小病毒（BPV）、牛诺如病毒（BNoV）等也逐渐被关注。为快速检测BVDV、BRV、BCoV、BAstV、BToV、BKoV引发的犊牛腹泻病例,针对6种病毒的保守区域设计引物,建立了可同时检测6种病毒的多重PCR检测方法,该方法特异性、敏感性良好,可用于检测临床样品。为具体了解宁夏地区犊牛病毒性腹泻的流行病学状况,通过本试验构建好的多重PCR检测方法和已报道的单一 PCR检测方法,对犊牛粪便进行BVDV、BRV、BCoV、BAstV、BToV、BKoV、BNoV、BPV的分子生物学检测。结果表明,宁夏地区犊牛粪便中BRV、BCoV、BAstV、BToV、BKoV、BNoV、BPV 的检出率分别为 14.23%、5.69%、14.23%、10.57%、26.02%、4.47%、2.44%,腹泻病毒的感染呈现复杂性、多样性。遗传进化分析阳性样品与NCBI中的参考毒株核酸序列一致性高,均在所属病毒群分支上,进一步表明宁夏地区犊牛群中流行 A 群 BRV、BCoV、BAstV、BToV、BKoV、BNoVGⅢ.2、BPV1。为了解宁夏地区犊牛粪便中病毒组成状况,采集6月龄以内犊牛的粪便,利用病毒宏基因组学技术分别对3份健康组、3份腹泻组混合样品进行检测。测序结果注释到小RNA病毒科、星状病毒科、小双RNA病毒科、杯状病毒科、托巴套氏病毒科、呼肠孤病毒科、冠状病毒科等26个病毒科;注释到与犊牛腹泻有关的病毒属有博匹韦病毒属、肠道病毒属、嵴病毒属、匈牙利病毒属、纽布病毒属、诺如病毒属、小双RNA病毒属、哺乳动物星状病毒属、轮状病毒属、凸隆病毒属、β冠状病毒属、瘟病毒属。犊牛粪样病毒宏基因组学结果表明,宁夏地区犊牛粪便中病毒组成复杂、多样,且存在多种与腹泻有关的病毒。本研究分析了宁夏地区犊牛粪便内病毒组成状况,掌握了病毒性腹泻的分子学流行状况,为犊牛病毒性腹泻的病原学诊断提供参考,同时为犊牛腹泻的防控提供数据支撑。

关键词：犊牛腹泻多重PCR 检测流行病学调查病毒宏基因组

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动物病毒宏基因组数据分析平台的建立及应用

中国预防兽医学报 2019年第10期41卷 1041-1046页

作者：史智宾王靖飞中国农业科学院哈尔滨兽医研究所兽医生物技术国家重点实验室

病毒宏基因组学(Viral metagenomics)是一门新兴的用于研究环境及宿主中病毒多样性及其生物学特性学科。为了能够更高效、科学地实现宏病毒组数据分析,本研究建立了一个动物病毒宏基因组数据分析平台。该平台的主要功能包括数据质控、... 详细信息

病毒宏基因组学(Viral metagenomics)是一门新兴的用于研究环境及宿主中病毒多样性及其生物学特性学科。为了能够更高效、科学地实现宏病毒组数据分析,本研究建立了一个动物病毒宏基因组数据分析平台。该平台的主要功能包括数据质控、数据的预处理、序列拼接和序列注释等,并根据应用需求,建立了两种基因序列注释策略:基于读长序列分析和基于重叠序列分析。应用该分析平台对一个猪源鼻拭子的混合样品中病毒基因组数据进行了分析,结果显示该样品中存在环状病毒、冠状病毒、细小病毒等60多种病毒,证明该平台可满足动物病毒宏基因组数据分析的需求。动物病毒宏基因组数据分析平台的建立为动物病毒流行病学监测及疾病防控提供有效的技术手段。

关键词：动物病毒宏基因组读长序列分析重叠序列分析