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宏病毒组揭示马来亚穿山甲受冠状病毒和仙台病毒的感染情况

来源:admin    发布时间:2020-07-27   阅读数:39

a级黄色片独家震撼推出的宏病毒组产品合作的第一篇文章于2019年10月21日见刊!短短6个月的时间,从产品上线到接入项目、项目展开、结果分析、文章投稿至见刊,如此之快的速度,堪称组学中的战斗机!值得关注的是,作者通过宏病毒组学完整的阐述了穿山甲受冠状病毒和仙台病毒的感染情况,为珍稀野生动物的保护和解救做出强有力的贡献。接下来我们一起来领略该文的详细内容和宏病毒组的风采!

Viral Metagenomics Revealed Sendai Virus and Coronavirus Infection of Malayan Pangolins (Manis javanica)

宏病毒组揭示马来亚穿山甲受冠状病毒和仙台病毒的感染情况

作者:Ping Liu , Wu Chen  and Jin-Ping Chen

期刊:Viruses

IF:3.811

时间:2019.10.21


一、摘要

马来亚穿山甲是全球仅有的八种穿山甲之一,与其他胎盘哺乳类动物不同,穿山甲的皮肤被大而硬的鳞片层层覆盖,其肉质美味和药用价值使其成为世界上偷猎和贩运最多的哺乳动物。同时,不良的健康状况和较低的免疫力也是阻碍救助穿山甲的主要问题之一,已有报道从穿山甲身上获得了副流感病毒5的完整基因组序列,暗示穿山甲除了面临人类的伤害,还面临传染病的风险,而目前对罕见和濒临灭绝的陆地脊椎动物的疾病和病毒情况知之甚少。宏基因组可对环境样本存在的大部分微生物进行鉴定与获取对应的基因组信息,而作者则在宏基因组的基础上修改样本制备方案和分析思路对穿山甲中的病毒基因组信息进行探索。


二、实验与分析方案

从广东野生动物救援中心提供的11个死亡的马来亚穿山甲采集了肺、淋巴和脾脏共21个样本,交予广州a级黄色片科技有限公司进行样本病毒富集处理并且在Illumina Nova 6000平台进行PE150测序。

获得原始数据后进行质控和去除宿主污染序列后得到clean reads,并进行初步的病毒组成分析(基于reads)。基于clean reads进行病毒基因序列组装和鉴定,再从中挑选丰度高且分布广的重要病毒进行系统发育分析,探寻穿山甲身上的优势病毒及其来源与影响。


三、主要分析结果

1、宏病毒组整体概述

对广东省野生动物救援中心提供的11只死亡马来亚穿山甲身上收集肺、淋巴和脾脏共21份样本,对其进行深度测序,共获得227.32 GB的原始数据,其中有233587条reads与NCBI的NR数据库中的病毒序列高度相似,共注释到了28个病毒家族,其中丰度最高的是疱疹病毒科和副粘病毒科(图1)。

初步病毒组成分析图

图1. 初步病毒组成分析


使用MEGAHIT 1.0版本根据overlap关系对clean reads进行组装,一共获得62508个contigs,将这些contigs使用BLAST的方式进行病毒鉴定,共确认68个已知病毒,其中DNA病毒占20.59%而RNA病毒占79.41%。而有3532个contigs通过分析被划为疑似病毒,其中DNA病毒占66.53%而RNA病毒占33.47%,。在带有病毒注释的congtigs中选取丰度前30的进行热图绘制,发现大部分为副粘病毒科、黄病毒科和伪病毒科(图2)。

丰度前30的病毒热图

图2. 丰度前30的病毒热图


 2、仙台病毒分析

在11只马来亚穿山甲中有6只发现了仙台病毒,推测此病毒在穿山甲身上为普遍存在,其中从个体19的肺组织中成功组装出长度为13232 bp的病毒序列,占仙台病毒基因组总长(15384 bp)的86%,具有高度一致性,而其他注释为仙台病毒的contigs长度范围为:608~7027 bp。从ViPR数据库下载了人源、鼠源和猴源的仙台病毒全序列与组装得到的13232 bp长的仙台病毒序列进行进化树分析,发现马来亚穿山甲体内的仙台病毒与人源的仙台病毒相似度最高,与鼠源的仙台病毒相似度最低(图3)。

仙台病毒进化树分析图

图3. 仙台病毒进化树分析


3、冠状病毒

在11只马来亚穿山甲中有2只(07和08号个体)体内发现了冠状病毒科的成员,长度范围为503~2330 bp,注释显示为冠状病毒科中的多种病毒,其中SARS-CoV分布最广、丰度最高。从ViPR数据库下载来自不同宿主的Alphacoronavirus,Betacoronavirus,Gammacoronavirus和Deltacoronaviruses的全基因组序列,与本项目中鉴定到的16个病毒序列一并进行进化树分析(图4),发现之间的相似度高,关系紧密。

冠状病毒进化数分析图

图4. 冠状病毒进化数分析(注:黑星号的为本文组装得到的冠状病毒序列)



 四、讨论

穿山甲在解救过程中多因健康状况差导致死亡,从穿山甲携带的病毒的角度出发,作者发现其携带的病毒种类繁多,其中以仙台病毒和冠状病毒为主,推测与其易死亡直接相关。进化树结果表明人源仙台病毒与马来亚穿山甲体内的仙台病毒最为相似,可推测其病毒能在穿山甲和人之间传播,由于缺乏健康个体做对照,暂时无法确定穿山甲携带的仙台病毒是遗传获得还是感染获得。高丰度的冠状病毒与多种来源的冠状病毒高度相似说明了其复杂的遗传关系和物种多样性,而马来亚穿山甲的SARS冠状病毒与人源的高度相似,可推测穿山甲可能是病毒载体或者是传播方之一。

利用宏病毒组技术对珍稀野生动物的体内病毒研究有助于其解救工作的进行,并且也进一步拓展了对病毒宿主的多样性的认识。


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