大西洋鲑循环水养殖系统中气溶胶传播SGPV、ISAV-HPR0和IPNV的首个现场证据及生物安全风险评估

《Scientific Reports》：First field evidence of aerosolised SGPV, ISAV-HPR0, and IPNV in Atlantic salmon RAS highlights transmission and biosecurity risks

本研究针对循环水养殖系统(RAS)中病原体传播途径不明的关键问题，开展了大西洋鲑鱼病原体气溶胶传播机制的现场实证研究。研究人员通过Coriolis系列气溶胶采样器监测，首次获得气溶胶中存活传染性胰腺坏死病毒(IPNV)的现场证据，揭示了SGPV、ISAV-HPR0等病原体在气溶胶中的动态分布规律，证实生物过滤器是气溶胶传播的主要热点，为RAS生物安全防控提供了重要科学依据。

　　

在现代化水产养殖领域，循环水养殖系统(RAS)因其高度密闭、节水和可控的环境特点，被视为可持续养殖的重要方向。然而，这种看似完美的养殖模式却隐藏着一个致命隐患——病原体传播风险。虽然水媒传播途径已被广泛认知，但气溶胶作为潜在的"隐形传播通道"却长期被忽视。想象一下，在RAS车间内，生物过滤器和脱气装置不断将养殖水体雾化成微小液滴，这些液滴中是否携带者足以引发疫情的病原体？这个问题一直困扰着水产养殖业者。

法罗群岛食品与兽医局的Dhiraj Krishna领衔的研究团队决心揭开这个谜团。他们在两个商业化大西洋鲑鱼循环水养殖场展开了一项历时九周的现场研究，首次系统监测了五种关键病原体在鱼体、水体和气溶胶中的动态分布。研究结果令人震惊：鲑鱼鳃痘病毒(SGPV)、非致病性传染性鲑鱼贫血病毒(ISAV-HPR₀)和传染性胰腺坏死病毒(IPNV)均被发现存在于气溶胶中，而最令人意外的是，研究人员首次从现场气溶胶样本中成功分离出了存活的IPNV病毒。

技术方法上，研究团队采用了多重创新策略：使用Coriolis+和Coriolis Compact两种气溶胶采样器分别以300L/min和50L/min的流速采集气溶胶样本；建立麻醉水箱水样监测法作为无创病原体检测手段；应用RT-qPCR技术同步检测鱼体拭子、水样和气溶胶中的病原体核酸；通过细胞培养(BF-2和EPC细胞系)验证气溶胶中病毒的存活能力；采用纳米孔测序技术对分离菌株进行16S rRNA基因全长测序鉴定。

气溶胶样本验证结果

研究首次发现，大西洋鲑鱼看家基因EF1α在气溶胶样本中无法稳定检测，转而采用16S rRNA基因和Saprolegnia parasitica的ITS序列作为气溶胶样本的质量控制指标。生物过滤器气溶胶样本中这两种标志物均呈现低Cq值稳定检测，且Coriolis+采样器的检测灵敏度显著优于Coriolis Compact。这一验证为后续病原体气溶胶检测结果的可信度提供了重要支撑。

鳃部病原体在气溶胶中的动态规律

感染动态显示，SGPV感染始于鱼群转入养殖厅B后第7天，随后引发ISAV-HPR₀的短暂感染。特别值得注意的是，气溶胶样本中的病原体载量变化与鱼体拭子和水样检测结果高度一致，但浓度低100-1000倍。生物过滤器气溶胶样本的检测灵敏度显著高于局部脱气装置，表明生物过滤器是病原体气溶胶化的主要热点区域。相关性分析显示，气溶胶与水样中SGPV和ISAV-HPR₀的水平呈强正相关，证实水体病原体浓度直接影响气溶胶传播风险。

内部器官病原体的气溶胶分布特征

与鳃部病原体不同，IPNV和PRV-1在气溶胶中的检出率较低，仅能在RT-qPCR检测极限附近偶尔检出。尽管它们在麻醉水箱水样中的检测灵敏度高于主养殖水箱，但在气溶胶中的代表性仍然较差。这一现象可能与这些病原体的感染特征和排毒规律有关，提示不同病原体的气溶胶传播风险存在显著差异。

气溶胶中细菌病原体的检测

Flavobacterium psychrophilum在气溶胶中仅被零星检测到，且浓度接近检测下限。直接培养实验虽未获得目标菌株，但成功分离出多种RAS环境常见细菌，如Acidovorax sp.、Rhodococcus qingshengii等，证明气溶胶采样器能够有效捕获水体中的微生物群落。

存活IPNV的成功分离

研究最突破性的发现来自鲑鱼养殖场2的针对性采样。在优化采样策略（使用无表面活性剂的DPBS、严格冷链运输、快速接种细胞）后，研究人员首次从Coriolis Compact气溶胶样本中分离出存活IPNV病毒。细胞培养72小时后观察到典型细胞病变效应(CPE)，并经RT-qPCR确认。基因分型显示，气溶胶来源的IPNV与鱼体样本中的一种变异株完全匹配，且该变异株能够在遗传抗病(QTL-IPN)大西洋鲑中引发临床疫情。

麻醉水箱水样的诊断价值

研究证实，麻醉水箱水样在SGPV和ISAV-HPR₀检测中表现出优于主养殖水箱的敏感性，其动态变化与鱼体感染情况高度一致。特别是在部分换水事件中，麻醉水样未出现病原体浓度骤降的现象，表明其能更准确反映系统整体的病原体负荷状况。

采样器性能比较

Coriolis+在病原体检测灵敏度方面整体优于Coriolis Compact，这与其采样后使用离心浓缩器进行样本浓缩有关。然而，存活性IPNV却意外地从检测灵敏度较低的Coriolis Compact样本中成功分离，这可能与两种采样器不同的气溶胶收集原理有关。

本研究首次提供了循环水养殖系统中病毒病原体气溶胶传播的现场实证，彻底改变了我们对水产病原体传播途径的认知。研究表明，RAS中的生物过滤器和脱气装置能够像海面微层产生海雾一样，将水体中的病原体雾化为可传播的气溶胶。特别是ISAV-HPR₀在气溶胶中的检出，为解决该病毒在鲑鱼养殖场间传播路径不明的难题提供了新视角。气溶胶中存活IPNV的成功分离更是突破了水产病毒学领域的传统认知边界，为制定更严格的RAS生物安全标准提供了科学依据。

这项发表在《Scientific Reports》的研究不仅揭示了循环水养殖系统中潜在的生物安全漏洞，更重要的是开创了水产病原体气溶胶传播研究的新范式。随着循环水养殖系统在全球范围内的快速推广，对气溶胶传播风险的有效管控将成为保障水产养殖业可持续发展的关键环节。研究结果警示我们，在追求养殖效率的同时，必须高度重视密闭环境中病原体传播的新型途径，并采取相应的工程控制措施来阻断气溶胶传播链条。