基于多基因座元条形码技术的蚊媒与虫媒病毒一体化监测新策略

这篇研究推荐一种创新的多基因座元条形码（multi-loci metabarcoding）技术，通过高通量测序（NGS）同步检测蚊媒种群、虫媒病毒（如RRV、BFV）及脊椎动物宿主，显著提升监测效率。该方法在澳大利亚东南部110份混合蚊群样本中验证了其高灵敏度与成本效益，为虫媒病毒传播网络分析提供了全新工具。

　　

引言

下一代测序（NGS）技术正推动蚊媒疾病监测的变革。本研究提出一种整合多基因座元条形码（metabarcoding）的分子异种监测（MX）方法，通过单一实验流程同步解析蚊媒种类、虫媒病毒及脊椎动物宿主信息。该技术突破传统形态学鉴定和靶向PCR的局限性，为复杂传播链的解析提供高效解决方案。

研究方法

样本采集与处理

研究基于澳大利亚昆士兰东南部24个监测点的138份蚊群样本（含110份混合采集和28份单种蚊池），通过CO₂诱捕器收集并冷冻保存。核酸提取采用ZymoBIOMICS试剂盒，同步处理DNA/RNA。

多靶标扩增策略

设计五组引物：

1. 蚊媒特异性ITS2和通用无脊椎动物COI基因（物种鉴定）

2. 脊椎动物细胞色素b（Cyt b）（血餐宿主溯源）

3. 泛黄病毒（flavivirus）和泛甲病毒（alphavirus）引物（病毒筛查）

   扩增产物经Illumina MiSeq平台（3×300 bp）测序，数据通过Geneious Prime分析，分类阈值设定为≥98%序列相似度。

核心发现

蚊媒物种鉴定

• 检出27种蚊虫，包括易混淆种如库蚊（Culex globocoxitus）和伊蚊（Ae. alboscutellatus），后者原被误判为Ae. procax。

• 双基因（COI+ITS2）联用将物种检出准确率提升至95%以上，但伊蚊（Ae. vigilax）仍存在漏检。

病毒检测效能

• 元条形码检出27例病毒阳性，优于RT-qPCR（21例）和宏转录组（23例），包括罗斯河病毒（RRV）、巴尔马森林病毒（BFV）及昆虫特异性病毒如Parramatta River病毒（PaRV）。

• 对RRV/BFV的检测灵敏度与金标准方法相当，但斯特拉特福德病毒（STRV）存在少量假阴性。

宿主关联分析

• 34例脊椎动物血餐来源中，有袋类（如袋鼠Macropus giganteus）占比最高（12.3%），验证了库蚊（Cx. annulirostris）的广谱宿主偏好。

• 特殊案例：在动物园附近样本中检出虎（Panthera tigris）的DNA，凸显技术敏感性。

应用前景与局限

技术优势

• 单次实验成本低至0.01-0.05美元/样本，适合大规模监测。

• 可识别未知病毒及隐性蚊种，助力新发疫情预警。

现存挑战

• 引物偏好性导致部分物种（如Ae. vigilax）低估，需优化扩增条件。

• 依赖参考数据库完整性，澳大利亚约300种蚊虫中多数缺乏标准条形码。

结论

该多基因座元条形码技术实现了蚊媒-病毒-宿主三位一体的高效监测，为虫媒病传播机制研究和精准防控提供全新工具。未来通过引物优化和数据库扩充，可进一步拓展至疟疾、淋巴丝虫病等媒介监测领域。