一个包含节肢动物媒介样本的数字存储库

《Pathogens and Global Health》：A digital repository of samples from arthropod vectors

基于城市化、全球化和气候变化，欧洲包括意大利的蚊虫、蜱虫和沙蝇传播的传染病重现或激增。由于缺乏有效的治疗和疫苗，监测和控制传播媒介成为防控核心策略。意大利国家复兴与韧性计划资助的INF-ACT基金会，通过建立RAV-IT数字仓库，整合17家意大利机构近2000份媒介样本及其元数据，促进研究共享。该仓库采用MySQL relational database设计，包含35个结构化表格，支持样本分装、地理定位、采集方法等标准化管理，并实现用户权限分级（管理者与普通用户）。目前仓库已收录超过14000份生物样本，涵盖DNA、组织、全虫等类型，提供多维度检索和批量上传功能，旨在提升虫媒疾病防控研究的数据共享与协作效率。

　　随着城市化、全球化和气候变化的不断推进，意大利等欧洲国家正面临着由节肢动物媒介传播的传染病重新出现或爆发的挑战。这些疾病主要由蚊子、蜱虫和沙蝇等媒介传播，近年来在意大利乃至整个欧洲地区呈现出新的趋势。尽管意大利在20世纪70年代初被世界卫生组织（WHO）宣布为“疟疾无疫区”，这一成就被认为是该国公共卫生史上的重大胜利，也被全球公认为有效的公共卫生干预范例。然而，这一成功并未阻止疟疾和其他媒介传播疾病如登革热、寨卡病毒、西尼罗河病毒、利什曼病和莱姆病在过去的二十年中重新出现。这种趋势不仅体现在输入病例的增加，还表现为本地媒介传播引发的本地疫情。此外，新媒介的引入和已有媒介的地理扩展也加剧了这一问题。例如，入侵性媒介如*Aedes albopictus*、*Aedes koreicus*和*Ae. japonicus*的出现，以及本地媒介如*Anopheles sacharovi*的重新活跃，使得意大利在应对媒介传播疾病方面面临新的挑战。

面对这一复杂的公共卫生形势，意大利政府采取了一系列措施，包括2022年通过国家复苏与韧性计划（NRRP）获得欧盟“下一代欧盟”资金支持的“新兴传染病扩展合作伙伴计划”（Extended Partnership Initiative on Emerging Infectious Diseases）。这一计划催生了INF-ACT基金会，其目标是为意大利提供战略指导，以预防媒介传播疾病并应对疫情爆发。INF-ACT的成立不仅加强了媒介监测和预警系统，还推动了媒介控制措施的实施，并促进了对媒介基础生物学知识的深入研究。该计划的成功实施为意大利的媒介样本采集和管理提供了大量资源，同时也催生了对一个能够整合和共享这些样本及其相关数据的数字平台的需求。

为了更好地管理和利用这些媒介样本，研究人员构建了一个名为RAV-IT的数字样本库。RAV-IT是一个开放且可扩展的数据库系统，旨在促进科学界对媒介样本的共享和研究。该样本库不仅存储了来自意大利各地的媒介样本，还记录了与这些样本相关的详细元数据。RAV-IT的建立标志着意大利在媒介传播疾病研究领域的重大进展，为研究人员提供了一个集中管理媒介样本和元数据的平台，从而推动了相关研究的深入开展。

RAV-IT的数据库系统采用关系型数据库模型，以MySQL 8.0.21为基础，部署在Linux、Apache、MySQL和PHP（LAMP）技术栈上。这一架构确保了系统的稳定性、可扩展性和高效性。数据库包含多个表，涵盖了样本、样本来源、用户账户、机构信息以及身份验证等关键数据。通过这种结构化设计，RAV-IT能够有效地减少数据冗余，确保数据的一致性和完整性，并支持快速的数据查询和更新操作。此外，为了提高数据输入的效率和一致性，系统还引入了静态查找表，这些表存储了标准词汇，帮助用户在界面中通过下拉菜单选择合适的选项。

在RAV-IT中，样本和样本来源是两个核心数据实体。样本代表一组生物材料，这些材料可以是单个个体或多个个体的集合。样本来源则记录了样本的采集方式、地点、时间以及采集阶段等信息。这些信息对于理解媒介的生态行为、分布模式以及其与疾病传播之间的关系至关重要。例如，样本的采集方法可能包括二氧化碳诱捕器、卵诱捕器、BG诱捕器或筏式采集等，而采集地点可能涵盖意大利的多个市镇或国外的采集区域。采集阶段则包括卵、幼虫、若虫和成虫等，这些信息有助于研究人员评估媒介的生命周期及其在疾病传播中的作用。

为了确保样本的安全性和可追溯性，RAV-IT为每个样本和样本中的个体分配了唯一的标识符。这些标识符由特定的编码规则生成，确保了样本在系统中的唯一性和可识别性。同时，系统还为每个样本生成了对应的二维码，该二维码不仅可用于快速访问样本信息，还能够确保样本在转移过程中的安全性和可追踪性。这种设计使得研究人员能够在不直接接触样本的情况下，通过扫描二维码获取详细的样本信息，从而提高了研究效率和数据安全性。

RAV-IT的用户系统分为两类：管理员（Manager）和普通用户（General User）。管理员负责审核和管理样本的提交请求，确保样本的准确性和合规性。普通用户则可以浏览样本库，提交样本请求，并通过电子邮件与管理员进行沟通。这种角色划分不仅提高了系统的安全性，还增强了不同用户之间的协作效率。管理员可以通过系统管理样本的详细信息，包括样本的组成、采集地点和时间等，而普通用户则能够根据自己的研究需求，灵活地筛选和获取所需的样本。

RAV-IT的前端界面采用了HTML5和CSS（版本4.15）技术，确保了系统的用户友好性和响应性。为了优化用户体验，系统还使用了一种定制的Bash脚本，将CSS文件合并并压缩，从而减少了页面加载时间，提高了访问速度。此外，系统通过Apache2服务器（版本2.4.37，基于CentOS）管理用户请求，并通过配置的`.htaccess`文件确保请求的安全性，防止未经授权的访问。用户在登录时会收到一封自动发送的确认邮件，该邮件不仅验证了用户的身份，还增强了系统的安全性。

在用户注册过程中，RAV-IT要求用户提供有效的电子邮件地址、密码以及所属机构信息。密码必须满足一定的安全要求，包括至少8个字符，包含大小写字母、数字和特殊字符（如@$!%*?&），且不能超过30个字符。密码的有效期为六个月，并以bcrypt哈希格式存储，以确保用户数据的安全性。为了防止恶意注册和重复请求，系统对注册和密码重置流程进行了严格的限制，确保每个用户只能在特定时间内进行一次操作。

RAV-IT的数据库设计充分考虑了数据的可扩展性和灵活性。系统不仅支持现有样本的存储和管理，还能够接受来自外部研究人员和公民科学项目的样本提交。这种开放性使得RAV-IT成为一个共享资源平台，为不同机构和研究者提供了合作的机会。目前，RAV-IT已经整合了十七个意大利机构，这些机构共同参与了样本的采集、存储和管理。通过这种协作模式，研究人员可以更全面地了解媒介的分布和生态特性，从而制定更有效的防控策略。

RAV-IT的样本库界面设计简洁直观，支持多种筛选方式，包括按媒介种类、采集地点、采集方法和所属机构等进行搜索。这种功能使得用户能够快速找到符合研究需求的样本，并根据具体要求申请样本。此外，系统还提供了详细的样本信息，包括样本的唯一标识符、采集时间和地点、样本组成以及相关注释。这些信息对于研究媒介的生物学特性、传播机制以及生态行为具有重要意义。

在实际应用中，RAV-IT已经被用于多个研究项目，包括监测*Aedes albopictus*等媒介对杀虫剂的抗性、分析媒介的微生物群落组成以及研究媒介的分布和数量变化。这些研究不仅有助于理解媒介传播疾病的潜在风险，还为制定有效的防控措施提供了科学依据。例如，通过分析媒介的抗药性，研究人员可以评估现有杀虫剂的使用效果，并探索新的生态友好型控制方法。此外，对媒介微生物群落的研究有助于揭示其与病原体之间的相互作用，为疫苗和治疗策略的开发提供新的思路。

RAV-IT的开放性和可扩展性使其成为一个具有广阔前景的平台。通过接受来自公民科学项目、业余昆虫学家和专业研究人员的样本提交，RAV-IT能够不断丰富其样本库，为不同领域的研究提供更多的数据支持。这种共享模式不仅促进了学术界的合作，还提高了研究的透明度和可重复性。同时，RAV-IT的非营利性质确保了其服务的公平性和可持续性，使其能够长期为科学研究提供支持。

RAV-IT的建立不仅是意大利在媒介传播疾病研究领域的一项重要创新，也为全球其他面临类似挑战的国家提供了借鉴。随着气候变化和人类活动的加剧，媒介传播疾病的威胁正在不断扩大，因此建立一个高效、安全和开放的样本共享平台显得尤为重要。RAV-IT的成功经验表明，通过整合多机构资源，利用先进的信息技术，可以有效提升媒介研究的效率和质量。未来，随着更多研究者和机构的加入，RAV-IT有望成为全球媒介传播疾病研究的重要资源库，为公共卫生领域的科学进步做出更大贡献。