野生动物疾病研究数据标准化:建立最小数据集标准促进病原体监测与生态健康研究

【字体: 时间:2025年06月22日 来源:Scientific Data 5.8

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  针对野生动物疾病研究中数据共享不透明、阴性结果缺失等问题,Collin J.Schwantes等团队提出首个最小数据集标准(含40个核心字段和24个元数据字段),规范采样、宿主和病原体检测数据的结构化记录。该标准支持FAIR原则,通过案例演示(如伯利兹蝙蝠冠状病毒研究)验证实用性,为生态健康监测和跨学科数据整合提供关键工具,发表于《Scientific Data》。

  

野生动物疾病研究长期面临数据碎片化、阴性结果缺失的困境。尽管病原体基因序列数据(如GenBank记录)已有成熟共享机制,但采样地点、宿主特征等关键信息常被简化为汇总表格,阻碍了生态学理论验证和疾病传播预测。例如,一项蝙蝠冠状病毒研究中,96%的文献仅提供阳性结果汇总数据,导致跨种群比较失效。这种数据孤岛现象限制了人类对气候变化、土地利用与病原体溢出关联的理解。

为解决这一问题,由耶鲁大学(Yale University)领衔的国际团队在《Scientific Data》发表研究,提出首个野生动物疾病最小数据集标准(Minimum Data Standard)。该标准包含64个字段(9项必填),涵盖采样信息(如经纬度、采集方法)、宿主特征(如物种学名Desmodus rotundus、体重)和病原体检测(如PCR引物序列、GenBank登录号OM240578)三个维度,支持从个体动物到生态系统的多尺度分析。通过伯利兹蝙蝠新型α冠状病毒(Alphacoronavirus)案例,团队演示了如何用标准化表格记录口腔/直肠拭子的差异化检测结果(阳性/阴性),同时兼容复杂研究设计(如混合样本检测)。

研究采用四步方法学框架:1)基于PREDICT项目等真实数据迭代开发字段;2)与达尔文核心(Darwin Core)等生物多样性标准互映射;3)开发R包wddsWizard实现自动化验证;4)通过PHAROS平台(pharos.viralemergence.org)推动多平台数据沉积。关键技术包括:半巢式PCR(semi-nested PCR)检测冠状病毒RdRp基因、空间坐标模糊化处理(jittering)保护敏感位点,以及JSON Schema结构化校验。

研究结果分为三部分:

  1. 标准适用场景
    明确该标准适用于野生动物病原体首次报告(如蝙蝠新型病毒)、群体死亡事件调查等六类研究,而游离寄生虫数据推荐使用MIReAD标准。

  2. 字段定义与灵活性
    核心字段如Sample ID(OS BZ19-114)要求字符数字混合防冲突,检测结果需用"positive/negative"而非01编码。开放文本设计(如Sample collection method)兼容多样方法,未来可能引入受控词表。

  3. 数据安全与共享实践
    建议敏感数据(如蝙蝠栖息地坐标)通过随机扰动(≤100米)脱敏,并完整记录处理流程。强调.csv格式和非专有软件兼容性,推荐Zenodo与专业平台(如ImmPort)双重存档。

该研究通过标准化数据架构,解决了野生动物疾病研究中三个关键矛盾:
1)透明度与安全性:在FAIR原则与生物安全间取得平衡,如通过空间不确定性(dwc:coordinateUncertaintyInMeters)字段量化坐标误差;
2)粒度与效率:既要求个体动物层级数据(如亚成年吸血蝠体重0.023kg),又支持混合样本(如30只蚊子池)简化记录;
3)学科交叉需求:通过达尔文核心术语(如dwc:lifeStage)实现与生态学数据的互操作。

讨论部分指出,该标准可拓展至植物病原体或动物园监测,但人类流行病数据推荐使用Global.health平台。作者呼吁期刊编辑协同制定敏感数据发布规范,例如针对埃博拉病毒(Bombali virus)检测结果添加风险提示。未来将通过PHAROS平台持续优化字段约束,推动该标准成为生态健康研究的基石工具。

这项由美国国家科学基金会(NSF DBI 2021909)资助的工作,标志着野生动物流行病学从零散报告向系统化数据整合的关键转型,为预测人兽共患病溢出风险提供了前所未有的数据基础设施。

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