应用环境DNA宏条形码分析预测人类诺如病毒感染的动物源模型

  人诺如病毒市引起非细菌性食物中毒和急性胃肠炎的主要原因之一。然而由于缺乏对人诺如病的生态学理解，诺如病毒感染的预防和治疗并未得到充分发展。贝类已经是被广泛研究的诺如病毒的宿主动物，但诺如病原体并非一直存在于贝类体内。在诺如病毒排出贝类肉体后的潜在宿主动物才是诺如病毒的恒定来源。《Animal-sourced model of human norovirus infection predicted using environmental DNAmetabarcoding analysis》一文中，作者在日本宫城县松岛市沿海地区的一个靠近日本牡蛎养殖基地的沿海码头，对该地环境基因与诺如病毒基因进行相关性进行研究。

  首先作者从从2017年11月15日至2018年2月28日，每周进行一次采样，以涵盖该地区人类诺如病毒的季节性流行。对样品进行处理，使用试剂盒法提取DNA，并进行PCR扩增、测序，对测序数据进行处理。使用邻接法进行系统发育分析得到他们的相关性。

  图 1 宫城县诺如病毒流行季节期间人类诺如病毒和动物环境DNA的检测

  图1，为宫城县诺如病毒流行季节期间牡蛎的诺如病毒检测和来自MS(Matsushima)海湾的动物物种的环境DNA检测的时间模型。图中第一行的绿点和红点分别代表MS海湾和其他地方。第二第三行分别是全部地方和MS海湾的阳性检测样本的数量。表格中的绿色和红色阴影则表示检测强度的高低。

  如图1所示，有效序列来自18种鸟类、11种哺乳动物、89种硬骨鱼、一种蝾螈和两种无脊椎动物，几乎所有的读数都来自前三个动物类。由于没有包括鱼类在内的变温动物报告与人类共享人畜共患病毒病原体，作者将硬骨鱼、蝾螈和无脊椎动物排除在HNV检测的下游相关性分析之外。

  表 1基于环境DNA宏条形码绝对/相对序列号的动物检测周期与基于RT-PCR的松岛湾养殖牡蛎中人类诺如病毒检测周期之间的交叉相关性。

  如表1所示，在基于鸟类及哺乳动物的绝对和相对序列号的两次分析中，鸟类/哺乳动物和HNV检测之间的部分互相关分数(根据降雨量(mm)校正)仍然显著。几种鸟类和一种哺乳动物表现出与HNV显著一致的检测周期。在检测到的18种鸟类中(图1)，北斑尾鸭(Anas acuta)、镰形鸭(A.falcata)、普通和簇绒麻鸡(Aythya ferina和A.fuligula)、腐肉乌鸦(Corvus corone)、，和普通天鹅(Cygnus cygnus/columbianus)在其检测的时间模式上表现出与HNV的统计匹配，基于互相关分析，信号周期之间允许一些延迟。从牡蛎中检测到HNV分别比来自乌鸦和其他五种鸟的eDNA晚约一周和一个月。

  实验结果显示了HNV与鸟类之间的相互关系(图1和表1)，以及经环境因素降雨量(mm)校正的结果(表1的右侧)，这意味着养殖牡蛎中积累的HNV最初是由迁移到沿海地区或在沿海地区特有的鸟类带来的。许多种鸟类通过尿液和粪便将HNV排泄到沿海海水中，这是有道理的。在水温较低的冬季，受污染的HNV会积聚在牡蛎中，偶尔会导致人类食物中毒。这一观点支持动物来源的HNV感染模型(图2)，尤其是禽类来源的模型。

  在作者的实验数据中，除家猫外，大多数哺乳动物与HNV没有显著关联(表1)。这在一定程度上否定了HNV感染的人类起源模型。[1]

  图 2 海洋壳类中诺如病毒的动物来源模型。

  参考文献：

  1. Sato, Y., J. Yasuda, and M. Sakurai, Animal-sourced model of human norovirus infection predicted using environmental DNA metabarcoding analysis. Journal of Freshwater Ecology, 2024. 39(1): p. 2293171.