伊朗高风险地区蚊子种群中新出现病毒的宏基因组监测

《Journal of Virological Methods》：Metagenomic surveillance of emerging viruses in mosquito populations from high-risk regions of Iran

本研究通过宏基因组监测方法，对伊朗霍拉姆扎甘、俾路支斯坦和库泽斯坦三省的36个蚊媒采集地进行样本分析，发现包含登革病毒2型、基孔肯雅病毒和西尼罗病毒等43个病毒分类单元，其中12个为新序列或未分类病毒家族。结果显示病毒多样性最高位于霍拉姆扎甘省，并与环境温度呈正相关。该研究为伊朗及类似生态区域的蚊媒病毒监测与防控提供了重要数据支撑。

　　随着全球气候变化和生态环境的不断变化，蚊媒病毒对人类健康构成了越来越大的威胁。特别是在生态脆弱、气候条件多变的地区，这类病毒的传播风险显著上升。近年来，越来越多的研究表明，蚊子不仅是多种病毒的宿主，还可能成为这些病毒向新区域扩散的重要媒介。因此，了解蚊子群体中病毒的多样性及其与环境因素之间的关系，对于公共卫生管理、疾病预防以及应对新兴传染病具有重要意义。

本研究旨在通过宏基因组监测方法，深入调查伊朗南部和东南部高风险省份蚊子群体中新兴蚊媒病毒的多样性。这些地区由于其独特的地理位置、丰富的生态环境以及与邻国的接壤情况，成为病毒传播和扩散的潜在热点。尽管伊朗在过去几十年中曾有零星的蚊媒病毒活动报道，如登革热病毒和西尼罗病毒的血清学证据，但缺乏系统性的蚊源病毒监测数据，这在一定程度上限制了对当地蚊媒病毒生态的理解，也影响了制定有效的防控策略和公共卫生应急措施的能力。

传统的蚊媒病毒监测方法通常依赖于血清学检测或针对特定病毒的聚合酶链式反应（PCR）技术。这些方法虽然在识别已知病毒方面具有较高的灵敏度和特异性，但其局限性在于需要预先知道目标病毒种类，无法全面覆盖所有可能的病毒种类。相比之下，宏基因组下一代测序（mNGS）技术提供了一种全新的、无偏倚的病毒检测手段。该技术通过对样本中所有核酸进行测序，可以同时识别已知和未知的病毒，从而揭示蚊子群体中病毒的完整组成。这种方法不仅拓宽了我们对病毒多样性的认知，还能够帮助我们更好地理解病毒的进化动态、传播机制以及潜在的致病性。

在方法上，本研究采用了一种综合性的策略，首先从伊朗南部和东南部的三个省份——霍尔木兹甘省、锡斯坦和俾路支斯坦省以及库尔德斯坦省——共36个采样点收集了成年蚊子。然后，根据蚊子种类和地理位置将样本进行混合，以确保数据的代表性。接着，通过提取RNA并进行高通量测序，获得了蚊子群体中的病毒基因组信息。最后，利用生物信息学分析工具对测序数据进行处理，识别病毒分类单元并评估其系统发育关系。这种多步骤的方法不仅提高了病毒检测的效率，还增强了对病毒多样性的理解。

研究结果表明，在所分析的4275只蚊子中，共检测到43种不同的病毒分类单元（VTUs）。其中，有31种可以被明确归类到已知的病毒家族中，包括黄病毒科、双RNA病毒科、弹状病毒科和重链病毒科等。这些病毒家族中的成员大多与人类和动物疾病有关，例如登革热病毒（DENV）、寨卡病毒（ZIKV）、基孔肯雅病毒（CHIKV）和西尼罗病毒（WNV）。此外，还有12种VTU未被归类到已知病毒家族中，其序列与参考基因组的相似度较低，可能属于新的病毒类别或病毒样序列。例如，一些类似Phenuiviridae科的序列显示出与亚洲Aedes属蚊子中已知Phasivirus物种65-72%的氨基酸相似度，这提示可能存在尚未被完全描述的病毒类型。

值得注意的是，病毒多样性在霍尔木兹甘省达到最高水平，这可能与其较高的环境温度有关。温度作为影响病毒传播和蚊子繁殖的重要生态因子，对病毒的存活、复制和传播具有显著影响。在较高的温度条件下，蚊子的生命周期缩短，繁殖率增加，这可能为病毒提供了更多的宿主和传播机会。此外，温度的变化也可能影响病毒在蚊子体内的复制效率，从而改变其在群体中的分布和丰度。因此，环境温度与病毒多样性之间的正相关关系，为理解蚊媒病毒的传播模式和生态适应性提供了新的视角。

本研究的结果不仅揭示了伊朗蚊子群体中病毒的多样性，还强调了该地区在蚊媒病毒监测和防控方面的重要性。伊朗位于亚洲、欧洲和中东的交汇处，这一地理位置使其成为多种病毒扩散的潜在通道。同时，该地区拥有丰富的蚊子种类，这增加了病毒传播和宿主范围的复杂性。此外，由于国际旅行和贸易的频繁，伊朗也可能成为跨境病毒传入的热点区域。因此，加强蚊子群体的宏基因组监测，有助于及时发现新的病毒威胁，为公共卫生部门提供早期预警信息，从而采取有效的防控措施。

尽管宏基因组监测技术在蚊媒病毒研究中展现出巨大潜力，但目前在伊朗及周边地区仍较为少见。这一现象可能是由于技术和资源的限制，或者是对蚊媒病毒生态研究的重视程度不足。然而，随着技术的不断进步和成本的降低，宏基因组监测的应用范围正在不断扩大。尤其是在近年来，长读长测序平台（如牛津纳米孔和PacBio HiFi）的引入，使得病毒基因组的组装更加完整，减少了测序数据的碎片化问题。此外，结合短读长和长读长测序数据的混合策略，进一步提高了病毒基因组的检测精度和分辨率。这些技术进步为更全面地了解蚊子群体中的病毒组成提供了可能。

除了技术层面的改进，生物信息学方法也在不断发展，使得病毒分类和功能预测更加准确。例如，机器学习分类器的应用，使得对病毒序列的分析更加高效，能够自动识别潜在的新病毒类别，并预测其可能的宿主范围和致病性。这些方法的结合，使得宏基因组监测不仅能够检测已知病毒，还能够发现新的病毒种类，从而填补了传统方法在病毒多样性识别方面的空白。

在讨论部分，本研究强调了蚊子群体中病毒多样性的复杂性，以及其对公共卫生管理的深远影响。通过宏基因组监测，研究人员能够更全面地了解蚊子携带的病毒种类，包括那些可能对人类和动物健康构成威胁的新兴病毒。此外，这种技术还能够揭示病毒之间的共感染情况、基因重组事件以及潜伏病毒的活动情况，这些信息对于理解病毒的传播机制和进化路径至关重要。例如，某些病毒可能在特定的生态条件下被激活，从而对宿主产生新的致病效应，而这些情况往往难以通过传统的检测方法发现。

为了确保研究的科学性和伦理合规性，本研究获得了伊朗医学科学大学的伦理审查委员会批准。所有实验操作均遵循国家生物安全和生物安保指南，确保在安全的条件下进行病毒检测和分析。同时，本研究未涉及人类或动物实验，因此不需要额外的伦理审查。这种严谨的研究方法不仅保证了数据的可靠性，也体现了对公共卫生安全的高度重视。

此外，本研究还强调了数据的原创性和完整性。所有检测和分析的数据均来自本研究，未使用任何其他来源的数据。研究者对数据的真实性负责，并承诺在必要时提供进一步的解释和补充。这种对研究质量的承诺，有助于提高研究成果的可信度，并为未来的相关研究提供可靠的数据支持。

综上所述，本研究通过宏基因组监测方法，对伊朗南部和东南部高风险地区的蚊子群体进行了全面的病毒分析。研究结果不仅揭示了该地区蚊子群体中病毒的多样性，还为理解病毒与环境因素之间的关系提供了新的视角。同时，该研究也突显了加强蚊媒病毒监测和防控的重要性，特别是在生态脆弱和气候条件多变的地区。未来的研究可以进一步探索这些病毒的致病机制、传播路径以及潜在的防控策略，从而为全球公共卫生管理提供更加全面和深入的科学依据。