全基因组解析盘尾丝虫（Onchocerca volvulus）的遗传结构与繁殖成虫数量估算：跨宿主与跨区域的流行病学新视角

这篇研究通过全基因组测序技术（WGS）对盘尾丝虫（O. volvulus）微丝蚴（mf）进行高覆盖度（94%中位覆盖）分析，揭示了核基因组数据在解析寄生虫种群分化、估算宿主内繁殖成虫数量（MDAi疗效评估关键指标）及性染色体进化中的独特优势。研究覆盖加纳、利比里亚和刚果民主共和国（DRC）的306例样本，首次证实核基因组比线粒体单倍型数据更能精准区分地理邻近国家的寄生虫群体，并通过同胞群重建（sibship reconstruction）量化了宿主内活跃繁殖的雌雄成虫数量（雌虫平均4-7.5条/宿主），为河盲症消除计划（MDA）提供了遗传学监测新工具。

　　

全基因组解析盘尾丝虫的遗传结构与繁殖动态

引言
盘尾丝虫（O. volvulus）作为河盲症的病原体，通过黑蝇传播导致皮肤病变与不可逆失明。尽管大规模伊维菌素给药（MDAi）已使美洲四国消除传播，但撒哈拉以南非洲地区仍面临治疗抵抗和复发挑战。传统监测依赖皮肤微丝蚴（mf）计数和结节触诊，但无法区分持续感染与新发感染，亦难以量化成虫繁殖力——这是评估MDAi效果的核心指标。

方法创新与数据质量
研究团队优化单条mf全基因组扩增技术，对加纳（171例）、利比里亚（37例）和DRC（98例）的306条mf进行测序，核基因组中位覆盖达94%。通过剔除高缺失率（>11%）和潜在污染样本（近交系数<-0.05），确保数据可靠性。值得注意的是，西非样本（RNAlater保存）的核基因组覆盖显著优于DRC样本（乙醇保存），凸显样本处理对数据质量的影响。

线粒体与核基因组的解析力对比
线粒体单倍型网络显示DRC虫株独立成簇，而加纳与利比里亚虫株混合，但分辨率有限（国家区分准确率96.4%）。相比之下，核基因组9,227个SNP通过判别分析（DAPC）实现100%国家区分和83.6%宿主个体区分。例如，加纳宿主GH_1224的mf群体在核基因组分析中呈现显著遗传隔离，提示局部传播屏障的存在。

繁殖成虫数量的遗传学估算
基于同胞群重建和性染色体单倍型分析，研究首次同步估算了宿主内活跃繁殖的雌雄成虫数量：

• 雌虫：加纳、利比里亚、DRC宿主平均分别为4.0、5.5、7.5条，低于线粒体单倍型计数（4.2、6.0、10.5），提示部分线粒体变异可能源于扩增误差。
• 雄虫：平均2.3-5.0条/宿主，迁移特性导致结节检查常漏检（7/9宿主遗传估值≥结节计数）。
• 稀有外推分析：样本覆盖度达92%（雌虫）和95%（雄虫），表明增加mf采样可能发现更多成虫谱系。

X染色体的进化印记
对28例加纳雌虫mf的分析揭示：

• 低多样性：X染色体非伪常染色体区（non-PAR）的π值（0.0003）仅为常染色体的14%，远低于中性预期（75%），支持丝虫科近期X-常染色体融合事件导致的重组抑制。
• 连锁不平衡：non-PAR区LD衰减缓慢（r²=0.5需18.5 kb），单倍型块中位长度达28.6 kb（常染色体15.9-19.9 kb），可能加剧有害突变累积（Muller’s Ratchet效应）。

临床验证与局限
对比加纳9例宿主的结节组织学数据，遗传估算的雌虫数量在8/9案例中≥活体可育成虫计数，但两者相关性受限于深部结节漏检（R=0.83，剔除离群值后P=0.02）。研究未纳入治疗前后配对样本，未来需纵向追踪以区分复发（recrudescence）与再感染（reinfection）。

应用前景
该研究建立的mf全基因组分析框架可动态监测MDAi对雌虫生育力的抑制效果，识别传播热点区的基因流（如加纳跨250 km生态过渡带的寄生虫迁移），并为开发靶向X染色体低多样性区域的分子标记提供理论基础。结合黑蝇媒介遗传学数据，将助力实现WHO 2030年消除河盲症的目标。