《Nature Communications》：Environmental metagenomics enhances detection of circulating viruses from live poultry markets in Cambodia
编辑推荐：
本研究针对传统活禽市场病原监测方法的局限性，开发了一种基于环境样本宏基因组学的病毒检测新策略。研究人员通过在柬埔寨两个活禽市场系统采集空气、笼具拭子等环境样本，并与传统禽类拭子检测对比，发现环境样本不仅能有效捕获禽类病毒多样性，还能检测到高致病性禽流感H5N1（包括2.3.4.4b和2.3.2.1c分支）等被传统方法遗漏的重要病原。这项发表于《Nature Communications》的研究为高风险人兽交界处的病原监测提供了更安全、高效的解决方案。
在东南亚地区，活禽市场作为重要的人兽接触界面，一直是禽流感等 zoonotic pathogens（人兽共患病原体）传播的高风险场所。传统监测方法主要依赖对个体禽类的 oropharyngeal（口咽）和 cloacal（泄殖腔）拭子采样，这种方法不仅耗时费力、成本高昂，还存在显著的生物安全风险。更关键的是，由于市场内禽类更新频繁，随机抽样很容易错过潜伏期或低病毒载量的感染个体，导致监测盲区。能否通过更高效的方式捕捉市场内循环的病毒多样性，成为提升疫病早期预警能力的关键挑战。
针对这一难题，由 Peter Cronin、Jurre Y. Siegers 等研究人员组成的国际团队在《Nature Communications》上发表了创新性研究。他们设想，环境样本可能汇集了市场中多只禽类的病毒排放，或许能提供更全面的病毒监测视角。为此，研究团队在2022年1月至2023年4月期间，系统收集了柬埔寨两个活禽市场的环境样本（包括空气、笼具表面拭子、宰杀区洗禽水等），并与传统禽类拭子样本进行平行比较。通过应用靶向病毒探针捕获和宏基因组测序技术，研究团队得以全面评估环境样本在病毒检测方面的性能。
研究的关键技术方法包括：使用 AerosolSense 采样器采集空气样本，通过 Twist Comprehensive Viral Research Panel（CVRP）进行病毒核酸靶向富集，利用 CZ ID 云端平台进行宏基因组数据分析，结合 DIAMOND blastx 进行序列注释，并采用 SourceTracker 进行病毒来源解析。
空气样本检测到的病毒种类多于禽类拭子
通过对84种禽类病毒的系统监测，研究发现70-90%在禽类拭子中检测到的病毒都能在同期环境样本中被重新捕获。特别值得注意的是，空气样本（来自宰杀区和存养区）展现出最高的病毒多样性，显著优于传统禽类采样方法。环境样本还额外检测到50种禽类拭子未能发现的病毒，包括高致病性禽流感A/H5N1病毒株，这凸显了环境监测在扩大病原检测范围方面的独特优势。
环境样本性能受禽类宿主物种和样本类型影响
通过β-多样性分析和溯源追踪，研究发现环境样本在检测鸡源病毒方面表现优于鸭源病毒，其中鸡的泄殖腔拭子被认为是环境病毒组的主要贡献源。这种差异可能与市场中鸡的屠宰数量更大（每日10-100只）以及物种间病毒排放模式的差异有关。
环境序列与禽类序列具有高度相似性
在基因水平上，环境样本中 de novo（从头）组装的病毒序列与禽类样本中的对应序列显示出高度一致性，平均序列相似性差异不超过1%。这种高度的序列一致性证实了环境样本能够准确反映场内循环病毒的遗传特征。
环境样本更频繁检测到高致病性禽流感病毒
在监测期间，环境样本多次检测到禽流感H5N1的2.3.4.4b和2.3.2.1c分支，而这些高风险病毒株在传统禽类采样中却被遗漏。特别是在2022年12月的一次采样中，八个环境样本同时检测到这两种分支，表明市场内存在广泛的病毒污染，但同期禽类采样却未能发现任何阳性结果。
研究结论强调，环境宏基因组学不仅能有效复制传统监测的结果，还能提供更广泛的病毒覆盖范围。空气采样作为最具代表性的环境样本类型，能够捕获市场内循环的绝大多数禽类病毒，包括那些可能通过气溶胶途径对市场工作人员和消费者构成暴露风险的病原。
讨论部分指出，虽然单个环境样本无法完美复现所有禽类病毒，但多种环境样本的组合使用可显著提高检测灵敏度。这种监测策略特别适合在资源有限的环境中推广，因为它大幅降低了对大量动物个体采样的依赖，减少了生物安全风险和分析成本。研究还建议，将环境监测与针对性禽类采样结合的混合策略，能够最大化病原检测效能，为高风险人兽交界处的传染病防控提供实用解决方案。
值得注意的是，环境样本中检测到的病毒核酸不一定代表具有感染性的完整病毒颗粒，后续研究需要进一步评估这些环境病原的实际传播风险。此外，研究采用的短读长测序技术可能在检测病毒重组事件方面存在局限，未来结合长读长测序技术将有助于更精确地解析病毒变异和进化动态。
这项研究为改善活禽市场的病原监测提供了重要范式转变，通过环境样本的宏基因组分析，实现了更安全、经济且全面的病毒监测，为东南亚地区乃至全球的人兽共患病防控和 pandemic preparedness（大流行准备）提供了创新性技术支撑。
