远程唾液采集工具在自由活动犬基因组分析中的验证研究

《Scientific Reports》：Validating a remote saliva collection tool for genomic analyses in free ranging dogs

本研究针对野生动物研究中非侵入性DNA采样难题，开发了一种适用于自由活动犬的远程唾液采集方法。研究人员通过漏斗装置结合Performagene试剂盒，成功从326只自由活动犬采集461份唾液样本，经750次DNA提取和SNP芯片分析表明，尽管远程法DNA浓度较低(均值32.2 ng/μL)，但基因分型成功率与手工法(46.3 ng/μL)无显著差异，基因分型错误率≤1.2%。该技术为野生动物遗传学研究提供了伦理可接受的采样方案，有效避免了针对胆大个体的采样偏差。

　　

在野生动物遗传学研究中，获取高质量DNA样本一直存在伦理与方法学的双重挑战。传统血液采样等侵入性方法虽能获得优质DNA，但会对动物造成应激且操作风险高。而非侵入性样本如粪便、毛发等虽能避免这些弊端，却存在DNA降解严重、外源DNA污染等问题，导致后续基因组分析成本高昂且成功率低。唾液作为DNA来源具有独特优势——其DNA质量与血液相当，且采集更为便捷。然而现有唾液采集方法多需直接接触动物，这在自由活动野生动物研究中难以实现。

为此，由Giulia Cimarelli、Martina Lazzaroni等六国研究人员组成的团队在《Scientific Reports》发表论文，开发了一种创新性的远程唾液采集方法。研究以摩洛哥苏斯-马萨地区的自由活动犬为模型，通过精心设计的漏斗装置结合商业化的Performagene PG-100试剂盒，使犬只在尝试获取诱饵时自主舔舐采集棒，实现了真正意义上的"零接触"采样。

研究团队采用的关键技术方法包括：1）基于漏斗装置的远程唾液采集系统设计；2）对326只自由活动犬进行461次样本采集的队列研究；3）分步DNA提取策略（首次提取与再提取相结合）；4）使用Axiom犬科基因分型芯片进行全基因组SNP分析；5）通过杂合度比较和亲子代错配位点分析评估基因分型准确性。

DNA提取量比较

手工法采集的样本在首次提取时DNA浓度显著高于远程法（均值46.3 ng/μL vs 32.2 ng/μL）。但再提取后，两种方法在DNA总量上无显著差异。特别值得注意的是，在28只同时用两种方法采集的个体中，57%的个体远程法提取的DNA量反而更高，表明方法效果可能受个体行为特征影响。

基因分型成功率

在202个进行基因分型的样本中，远程法的失败率（16%）与手工法无统计学差异。这表明尽管远程法获得的DNA浓度较低，但仍能满足基因组分析的基本要求。

基因分型准确性评估

通过比较远程法与手工法样本的位点杂合度分布，发现两者高度一致。亲子代分析显示，两种方法的错配位点数量均在0-13个/1100个SNP（0-1.2%）范围内，证实远程法获得的基因型数据具有与手工法相当的准确性。

该研究的创新性在于成功解决了非侵入性采样中长期存在的"质量-伦理"矛盾。与传统方法相比，这种远程采集装置不仅避免了针对胆大个体的采样偏差，还为研究自然状态下动物行为提供了可能。研究者特别指出，该方法适用于已习惯人类远距离存在的种群，通过将装置固定在环境中的现有结构上，可进一步降低对动物行为的干扰。

尽管当前方法仍需研究人员在场回收样本以防污染，但研究团队展望了完全远程化系统的开发方向——通过机械装置实现单次使用后采集棒的自动收回与保护。这种改进将使得该方法能够应用于更为敏感的野生动物物种。

本研究证实远程唾液采集法是一种可行的非侵入性DNA采样替代方案，其产生的DNA质量足以支持标准基因组分析方法。该方法不仅解决了野生动物研究中的伦理关切，还为理解自由活动犬群体的进化历史、环境适应及基因-行为互作提供了技术支撑。随着进一步优化，这一方法有望在保护遗传学和行为生态学研究中发挥重要作用，推动非侵入性采样技术向更高效、更少偏差的方向发展。