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为明确台湾地区鸽子 A 群轮状病毒(pRVA)的存在情况并解析其基因组特征,屏东科技大学研究人员开展相关研究。他们从 2018 年样本中检测到 pRVA,明确其基因型。该研究对疫病防控意义重大,值得科研人员一读。
在禽鸟类的世界里,有一种病毒正悄然影响着它们的健康,这就是轮状病毒(Rotavirus)。轮状病毒属于呼肠孤病毒科(Reoviridae)轮状病毒属(Rotavirus),它有着独特的结构,11 节段的线性双链 RNA 基因组被包裹在三层衣壳内。在禽类中,轮状病毒可是个 “麻烦制造者”,它是具有重要经济意义的新兴病原体,无论是家禽还是野生鸟类都深受其害。它能引发多种疾病,像火鸡肠炎综合征、雏鸡生长迟缓综合征等,给养殖业带来了巨大的经济损失。这不仅是因为患病禽类的死亡率上升,更重要的是,这些病毒会让禽类的饲料吸收能力下降,导致养殖场的生产效率大打折扣 。
不过,在鸽子这个群体中,轮状病毒的相关信息却十分有限。2016 年,澳大利亚出现了一场鸽子疾病的爆发,患病鸽子出现呕吐和腹泻的症状,和幼鸽疾病综合征(YPDS)很相似,而且发病率和死亡率高达 45%。经过研究发现,原来是一种新型的 A 群轮状病毒在作祟,它还和鸽子的肝坏死有关。此前,人们一直认为鸽子圆环病毒(PiCV)是 YPDS 的关键致病因素,但随着鸽子相关 A 群轮状病毒(pRVA)基因型 G18P [17] 的发现,以及相关实验证明其能引发 YPDS,PiCV 在 YPDS 病因中的地位就被削弱了。此后,pRVA 在德国、比利时、丹麦等多个国家的鸽子中被检测到,鸽子养殖者和兽医们都对它高度警惕。
台湾的鸽子养殖规模很大,尤其是赛鸽产业,据估算,其市场价值高达约 700 亿新台币(约 22 亿美元)。在这样的背景下,pRVA 对台湾鸽子养殖业的潜在威胁不容忽视。然而,此前却没有研究证实 pRVA 在台湾的存在。为了填补这一空白,了解 pRVA 在台湾的情况,屏东科技大学的研究人员在《Scientific Reports》期刊上发表了题为 “First detection and whole genome characterization of pigeon Rotavirus A genotype G18-P [17]-I4-R4-C4-M4-A4-N4-T4-E19-H4 in Taiwan” 的论文。研究人员通过一系列研究,最终成功检测、分离并对台湾本地的 pRVA 进行了全基因组特征分析。这一研究成果意义重大,它不仅明确了 pRVA 在台湾的存在,还为后续相关疾病的诊断和治疗提供了重要依据。
在这项研究中,研究人员主要运用了以下几种关键技术方法:一是 PCR 检测技术,通过针对轮状病毒基因组非组特异性 NSP4 片段和 VP6 片段的 PCR 检测,来判断样本中是否存在 pRVA;二是病毒分离技术,利用阳性样本在多种细胞系中进行病毒分离培养;三是测序技术,对分离得到的病毒进行全基因组测序,并通过与 GenBank 数据库中的序列比对和系统发育分析,来确定病毒的基因型和进化关系。
下面来看看具体的研究结果。在样本检测方面,研究人员总共检测了 225 个样本,这些样本大多是 2020 年和 2021 年收集的肝脏样本,主要来自屏东县被淘汰的赛鸽。经过检测,只有一个 2018 年来自屏东县的肝脏样本呈阳性,这只鸽子生前患有衣原体性鸟疫,还出现了类似 YPDS 的呕吐和绿色腹泻症状。
在病毒确认与特征分析上,通过对 VP6 基因的测序,发现该病毒与其他公开的 pRVA 序列有很高的核苷酸同一性,尤其是和中国及美国的序列。研究人员利用 MARC-145 细胞系成功拯救并繁殖了病毒,观察到感染细胞出现了明显的细胞病变效应,细胞变圆或呈纺锤形,最终脱落死亡。通过透射电子显微镜,还观察到了病毒粒子,其平均直径为 81.28(±6.01)nm。
对病毒全基因组测序后发现,该病毒的 11 个基因片段与中国和美国的一些毒株最为匹配。根据国际病毒分类委员会轮状病毒分类工作组的分类系统,这一本地分离株被归类为 G18-P [17]-I4-R4-C4-M4-A4-N4-T4-E19-H4 基因型,与澳大利亚、德国和美国之前报道的鸽子感染病例一致,被命名为 RVA/pigeon-tc/TWN/NPUST-001/2018/G18P [17](简称 NPUST-001)。
从系统发育分析结果来看,基于 VP6 基因序列的分析表明,NPUST-001 属于基因型 I4,且与中国和美国的一些序列属于同一独特谱系。对 VP7 和 VP4 基因的分析发现,NPUST-001 与高毒力菌株的亲缘关系更近,虽然其 VP4 和 VP7 核苷酸序列与高毒力菌株的同源性较低,但系统发育分析显示它与高毒力菌株聚为一类。
研究结论和讨论部分,这次研究首次在台湾检测到、分离并全基因组表征了 pRVA 基因型 G18-P [17]-I4-R4-C4-M4-A4-N4-T4-E19-H4,这大大扩展了这种病毒在地理和时间上的分布范围。通过比较分析,发现台湾分离株与美国和中国大陆之前报道的序列有很高的同一性,在 VP6 片段的系统发育分析中形成了一个独特的谱系。虽然只检测到一个阳性病例,但这一发现对诊断和治疗类似 “经典” YPDS 或其他 pRVA 感染症状的病例具有重要的指导意义。
此外,研究还发现了一些有趣的现象。比如,基于 VP6 基因序列的分析揭示了在台湾、中国大陆和美国存在一个独特的鸽子轮状病毒谱系,这表明该病毒可能存在持续的传播和演化过程。通过与其他地区毒株的比较,推测这种病毒的传播可能涉及跨海峡和洲际传播,但具体情况还需要更多研究来证实。对于 pRVA 的 VP4 和 VP7 蛋白,虽然目前还不能完全确定它们的毒力作用,但研究结果显示 NPUST-001 在系统发育上与高毒力菌株的关系,这为进一步研究病毒的致病机制提供了方向。
总的来说,这项研究为台湾鸽子轮状病毒的研究奠定了重要基础。未来,持续的监测,尤其是对疑似病例的监测至关重要。这不仅有助于更全面地了解 pRVA 在台湾的流行病学情况,还能及时发现病毒的变化,为鸽子养殖业的健康发展保驾护航,避免 pRVA 对鸽子造成更大的危害,保障养殖者的经济利益。