无人机采集环境DNA结合便携式qPCR技术实现亚马逊雨林疟疾实时检测

为应对人-野生动物-环境界面疟疾传播风险，研究人员创新性地将无人机环境DNA(eDNA)采样与便携式定量PCR(qPCR)技术结合，在亚马逊雨林开展24小时实地验证。通过树冠拭子成功检出疟原虫(Plasmodium)DNA(Ct值28.7-29.23)，同步声学监测证实吼猴(Alouatta spp.)宿主存在，而按蚊(Anopheles)未检出。该技术实现1.5小时端到端检测，无需冷链运输，为偏远地区疟疾防控提供新型One Health监测方案。

　　

在生物多样性丰富的亚马逊雨林，疟疾仍是重大公共卫生威胁。尽管全球疟疾负担有所下降，2023年仍有83个国家报告2.63亿病例和59.7万死亡。该地区特有的生态特征——包括黑水河（如Rio Negro）的高酸度抑制蚊虫繁殖，以及吼猴等野生动物作为潜在疟原虫宿主——构成了复杂的传播网络。传统监测方法受限于部门分割、采样难度和时效性，难以及时捕捉人-动物-环境界面的传播风险。

为突破这些限制，Yin Cheong Aden Ip等研究者开发了一套集成无人机、环境DNA(eDNA)和便携式分子检测的创新型监测系统。这项发表在《One Health》的研究，首次实现了从雨林冠层采集疟原虫DNA到现场诊断的完整工作流程。研究团队在XPRIZE竞赛设定的24小时时限内，于巴西亚马逊1 km²范围内展开多维度监测：采用配备定制eProbe的DJI Matrice 300无人机采集10份冠层拭子；部署含声学记录仪和粘虫板的树冠筏监测野生动物；使用Diaxxo便携式qPCR系统进行疟原虫检测，检测限达0.2寄生虫/μL。

3.1. 疟原虫的快速现场检测

qPCR分析显示，10份环境样本中有1份（S_005）在28.7和29.23 Ct值处重复检出疟原虫18S rRNA基因，阳性对照Ct值30.82-31.11验证了检测可靠性。该结果证实细胞内寄生虫DNA可通过冠层表面残留物捕获，从采样到诊断仅需1.5小时，打破了传统监测的时间壁垒。

3.2. 吼猴宿主的声学确认

通过AudioMoth记录仪和定制分类器，研究确认了吼猴(Alouatta seniculus)的存在。这种已知的疟原虫自然宿主与阳性eDNA样本的地理重合，暗示了野生动物在维持寄生虫循环中的作用。

3.3. 蚊媒监测结果

尽管DNA条形码鉴定出45种昆虫，但关键的疟疾媒介按蚊(Anopheles)在光诱捕器中未被发现。这与当地黑水河生态特征相符，其低pH值可能抑制了蚊虫繁殖。

讨论部分强调了这项技术的三重革新：首先，无人机-eDNA-qPCR工作流程实现了传统方法难以企及的冠层采样效率；其次，多技术整合（声学监测+昆虫DNA条形码+eDNA）构建了完整的"宿主-寄生虫-环境"关系图谱；最重要的是，该方法将One Health理念转化为可操作的监测协议——当环境样本Ct值<30时，可同步触发野生动物疫源调查、媒介强化监测和社区预警。

研究也揭示了亚马逊独特的疟疾传播动态：尽管检出寄生虫DNA证实活跃的野生动物疫源存在，但媒介按蚊的稀缺形成了自然传播屏障。这提示当前防控重点应关注生态变化可能打破的脆弱平衡，如森林砍伐导致蚊虫栖息地扩张。作者建议建立区域性监测网络，将eDNA阈值与多部门响应协议挂钩，为应对气候变迁下的新发传染病威胁提供范式。

这项研究的技术框架具有广泛适用性，其核心价值在于将前沿分子工具（如靶向五种人类疟原虫的多重qPCR）、机器人采样平台和生态智能分析融合，实现了从被动病例报告到主动环境风险预警的范式转变。随着全球环境变化加剧，这种整合环境、动物和人类健康信号的监测方法，或将成为应对人兽共患病挑战的关键工具。