关键词:
蝙蝠
分子流行病学
高通量测序
序列分析
Nested RT-PCR
狂犬病毒
摘要:
蝙蝠种类多,分布广泛,与人类接触密切,是一些重要动物源性疾病的传染源。迄今为止,已在蝙蝠体内分离或者检测到就有70多种病毒。因此,研究蝙蝠携带病毒的种类以及对人可能的危害很有必要。传统的研究方法对于核酸信息未知的病毒往往束手无策,随着分子生物学技术的发展及挖掘新病毒的需求增大,一些不依赖于已知核酸序列研究病毒的方法不断出现,其中一种基于高通量测序的病毒宏基因组学方法越来越成熟。对海量高通量测序数据进行分析是一种挑战,很多实验动辄产生几个TB的数据量,但因为处理能力和存储能力的不足,研究者不得不把绝大部分未经处理的数据丢弃掉或仅做初步分析,对高通量测序数据的深入验证分析仍然是一个难点。近五年来已有5份关于蝙蝠病毒宏基因组学的研究,其中2份研究来自美国,3份来自中国。这5份研究通过454测序或者Solexa测序,发现了大量的蝙蝠新病毒,大大的加深了人们对蝙蝠携带病毒多样性的了解,但是研究蝙蝠种类和数量非常有限。本课题组自2006年在广东、海南、湖南等地蝙蝠携带病毒进行流行病学调查,发现了这些地区的一些蝙蝠能携带一些人类传染病病毒,但逐个病毒检测工作量巨大,也受到常规检测方法敏感性的影响,而且不能发现未知的病毒。因此本研究拟建立基于Solexa高通量测序的蝙蝠组织病毒宏基因组学分析方法,对来自广东的1只大足鼠耳蝠和来自海南的1只长翼蝠的脑、血清以及直肠部位的病毒群落进行探索,以期发现蝙蝠携带的可能与人有关的已知和未知病毒;此外,通过基于高通量测序结果,对蝙蝠样品中的几种重要病毒进行初步验证研究,并开展蝙蝠样本相关病毒的分子流行病学调查。1研究方法1.1蝙蝠标本的采集在广东、海南和湖南部分地区捕捉蝙蝠,进行编号后,请广州大学生命科学院蝙蝠研究专家吴毅教授进行鉴定。通过无菌操作解剖蝙蝠,取完整脑组织和肠道近肛门段标本,用无菌注射器心脏采血,每种组织一式两份。采集的脑、直肠样本存放于含200ulRNAlater储存液的冻存管中,心脏采血收集全血装于EP管中,置放于密封的冰袋泡沫盒中当天运回实验室,放于-80℃冰箱贮存,待检。1.2病毒宏基因组学方法1.2.1组织样本的准备将组织样本旋涡、离心后,收集组织病毒液进行去背景核酸处理,分别采用RNA和DNA病毒提取试剂盒提取病毒核酸后,进行cDNA和单链DNA的补平后混合,应用随机引物对混合病毒核酸进行随机扩增,对扩增产物进行检测后送样建库测序。1.2.2高通量测序由深圳华大基因公司完成,首先采用超声法Covaris将长片段PCR产物随机打断并产生主带小于等于800bp的一系列DNA片段,添加特殊接头后连接,并制成文库,随后应用四种荧光标记的核苷酸通过桥式PCR进行边合成边测序获得原始Reads数据。1.2.3病毒注释和丰度分析首先将获得的重叠序列使用BLASTn和BLASTx在GenBank的非冗余核苷酸序列数据库和美国能源部联合基因组研究所JGI数据库中进行比对,分别取Evalue<10-5或者nt>100的序列作为有意义的序列,然后按照物种注释信息,去除细菌及真核类等其他非病毒序列。1.3几种重要病毒的PCR扩增和初步序列分析在样本RNA提取、逆转录获得cDNA后。根据人类免疫缺陷病毒(Human immunodeficiency virus,HIV)、塞姆利基森林病毒(Semliki forest virus,SFV)、人乳头瘤病毒(Human papillomavirus,HPV)、甘蔗花叶病毒(Sugarcane mosaic virus,ScMV)标准序列和宏基因学分析近源参考株设计引物,根据引物特点摸索PCR反应条件,经琼脂糖电泳检测,可疑阳性PCR产物送公司测全序。将测序成功可疑病毒序列用GenBank的BLAST软件进行在线同源性分析,并从GenBank上下载其他相关病毒序列,利用ClustalW进行多序列比对分析。用MEGA4.0软件,采用Neighbor-Joining(邻近连接法),Jukes-Cantor模型做进化树分析,所得进化树用Bootstrap(1000 replicates)法进行检验。1.4蝙蝠狂犬病毒(Rabies virus,RV)的检测参照本课题组马莉珍等已建立的狂犬病毒RT-LAMP方法快速筛查蝙蝠脑组织样本,应用nested RT-PCR方法扩大样本检测蝙蝠脑组织狂犬病毒,以获得狂犬病毒序列,其中nested RT-PCR方法参考文献中引物,以狂犬病毒核蛋白(N)基因最保守区域为目的扩增基因。用狂犬病毒减毒活疫苗作为阳性对照,同时添加空白对照。1.5狂犬病毒N基因片段分析1.5.1狂犬病毒的细胞培养和乳鼠接种实验:将蝙蝠的脑组织悬液经滤器过滤后各取0.20ml接种于BHK-21细胞上,持续观察7天,并设正常细胞为空白对照,盲传3代以稳定毒力。每代