Nature | 粟硕/毕玉海等团队合作利用宏基因组学等技术交叉融合高分辨率挖掘养殖哺乳动物病毒组数据

引言

哺乳动物种类繁多，携带着丰富的病原微生物。但当前的病原学研究主要集中于猪等传统家畜，缺乏对其他动物尤其是养殖哺乳动物如皮毛动物等的多地域、多类群、跨物种等不同维度内的综合病毒组挖掘。关于哪些动物携带哪些病毒及这些病毒未来是否会对人类构成潜在威胁等科学问题，存在极大的不确定性。对哺乳动物的深度病毒组序列信息挖掘与预报，并依此提前部署包括疫苗研发在内的综合防控措施，是将新发传染病关口前移、保障人类健康的重要途径。

2024年9月4日，复旦大学公共卫生学院/上海市重大传染病和生物安全研究院粟硕团队联合中国科学院微生物研究所毕玉海等国内外团队在Nature上发表了文章Farmed fur animals harbor viruses with zoonotic spillover potential的研究性论文。该研究揭示多种养殖哺乳（皮毛）动物中的病毒基因组组成和跨物种传播规律，在“同一健康”理念下为人-动物-环境一体化下构建多维度新发传染病风险评估体系奠定重要数据基础。

研究应用前沿交叉研究方法对来自5个动物目的哺乳动物进行了系统的宏病毒组研究，高分辨率表征了来自20个病毒科的125种病毒基因组序列特征，其中39种可推定为新的病毒种。研究设计了单样本的建库策略，能够在种群、组织等维度解析病毒组成特征。发现在肺脏和肠道中不同病毒科成员的丰度有差异，在多种哺乳动物中鉴定到多样性的动物冠状病毒，并且发现犬冠状病毒、兔冠状病毒HKU14等在宿主中表现出高丰度（图1）。

图1：哺乳动物的高分辨率病毒组特征(Credit:Nature)

此外，研究实现了在个体水平解析病毒共感染，发现星状病毒、细小病毒等与其他病毒频繁发生共感染（图2）。该研究丰富了养殖哺乳动物携带病毒的种类和遗传本底数据，扩大了对冠状病毒、轮状病毒等多样性，重组进化历史和宿主谱的认知，如首次在新的啮齿动物中鉴定到鼠冠状病毒HKU24等（图2），提供了更细致的个体、群体间的多层次病原分布情况，有助于推动更深入的分析。

图2：哺乳动物感染谱的扩大及病毒共感染(Credit: Nature)

研究通过多学科交叉研究方法，推定出多种频繁发生“宿主跳跃”的高频跨物种传播病毒，其中一些如盖塔病毒，已在动物中表现出流行趋势。盖塔病毒是一种经蚊虫传播的潜在人兽共患病原，目前已在猪、牛、马等家畜中鉴定到，并且2016年后在中国的流行显著增加。盖塔病毒具有频繁的跨物种传播能力，能够适应多种宿主，在多种养殖哺乳动物中的鉴定突显了其传播潜力和公共卫生风险。因此加强对盖塔病毒在内的高频跨物种传播病毒的监测并尽早储备疫苗至关重要，将为未来的动物病毒监测与预防提供重要指导。本研究也凸显了未来交叉合作在公共卫生与动物疫病防控领域的重大应用潜力，也是毕玉海团队在动物临床诊断、实验室湿实验上与粟硕团队在宏基因组等生物信息学技术高度交叉融合取得的突破性成果。

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