开发与验证一种用于检测圈养野生有蹄类动物中无形体、巴贝斯虫和泰勒虫的新型多重mPCR检测方法

《Frontiers in Tropical Diseases》:Development and validation of a novel multiplex mPCR assay for the detection of Anaplasma, Babesia, and Theileria in captive wild ungulates

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年04月24日 来源:Frontiers in Tropical Diseases CS2.7

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  野生有蹄类动物是蜱传血液寄生虫的重要宿主,传统镜检方法难以准确检测其混合感染与低水平寄生。为提升诊断效率,研究人员针对无形体(Anaplasma)、巴贝斯虫(Babesia)和泰勒虫(Theileria)开发了一种基于16S rRNA和18S rRNA基因的多重PCR(mPCR)检测方法。该研究在巴基斯坦旁遮普地区的圈养印度瞪羚(Gazella bennettii)和豚鹿(Axis porcinus)中应用此方法,结果显示总感染率达65%,其中无形体感染率为25%,泰勒虫为40%,巴贝斯虫未检出。该方法为野生动物血液寄生虫的同步、早期、准确检测提供了有力工具,有助于减少抗生素滥用、控制耐药性并保护濒危野生有蹄类动物。

  
蜱虫不仅是令人烦恼的小吸血鬼,更是众多病原体的“致命快递员”。在野生有蹄类动物(如鹿、野牛等)中,由蜱虫传播的血液寄生虫,如无形体(Anaplasma)、巴贝斯虫(Babesia)和泰勒虫(Theileria),是严重威胁其健康的重要病原。这些微小的入侵者寄生在红细胞或白细胞内,导致动物出现发热、贫血、消瘦乃至死亡,不仅影响野生动物种群的生存,也可能通过蜱虫叮咬或环境媒介,波及家畜甚至人类健康,构成了“人-兽-环境”健康交织的复杂挑战。
传统的寄生虫检测主要依靠显微镜观察吉姆萨染色的血涂片。然而,这种方法犹如“大海捞针”,对操作者经验依赖度高,且难以有效识别低水平感染和多种病原体的混合感染(co-infections)。对于生活在动物园、野生动物园等圈养环境中的珍稀有蹄类动物而言,频繁采血进行检测既不合乎动物福利,也面临诸多操作困难。因此,开发一种快速、灵敏且能一次性筛查多种病原体的诊断工具,对于实现野生动物疾病的早期预警、精准治疗和种群保护至关重要。
为应对这一挑战,来自巴基斯坦的研究团队在《Frontiers in Tropical Diseases》期刊上发表了一项研究,致力于开发并验证一种新型的多重聚合酶链式反应(multiplex PCR, mPCR)检测方法,旨在同步检测圈养野生有蹄类动物血液中的无形体、巴贝斯虫和泰勒虫。
研究方法概览
研究人员从巴基斯坦旁遮普省多个动物园和野生动物公园中,采集了60份圈养印度瞪羚(Gazella bennettii,属牛科)和豚鹿(Axis porcinus,属鹿科)的血液样本。他们首先进行了传统显微镜检查作为初筛。随后,基于病原体属的特异性基因——无形体的16S核糖体RNA(16S ribosomal RNA, 16S rRNA)基因,以及巴贝斯虫和泰勒虫的18S核糖体RNA(18S rRNA)基因,设计了三对特异性引物。通过单重PCR验证引物特异性后,进一步优化反应条件,建立了可在一个反应管内同时扩增三种病原体DNA的多重PCR体系,其目标产物大小分别为:无形体318碱基对(base pairs, bp),巴贝斯虫479 bp,泰勒虫148 bp。最后,通过凝胶电泳观察特异性条带,并对部分PCR产物进行测序验证。
研究结果
3.1 显微镜检查结果
在60份样本中,显微镜检发现40份(66.66%)呈寄生虫阳性。其中,35份为单一感染(无形体9份,巴贝斯虫4份,泰勒虫22份),5份为混合感染。
3.2 单重与多重PCR的特异性
研究首先通过单重PCR验证了各对引物的特异性,分别成功扩增出了无形体(318 bp)、巴贝斯虫(479 bp)和泰勒虫(148 bp)的特异性条带,且无非目标扩增。
随后,研究人员将三对引物组合,成功建立了双重和多重PCR体系。双重PCR验证了任意两种病原体引物组合扩增的可行性。最终的三重PCR在单一反应中清晰地同时扩增出三种不同大小的目标条带,证明了该mPCR体系的可行性。
3.3 多重PCR的灵敏度与测序验证
该mPCR体系的检测灵敏度达到3×102ng。对扩增产物的测序分析显示,其序列与GenBank数据库中相应的无形体16S rRNA、巴贝斯虫18S rRNA和泰勒虫18S rRNA参考序列具有100%的一致性,进一步证实了方法的特异性。
3.2.2 野外样本中混合感染的检测
将建立的mPCR方法应用于40份镜检阳性的野外样本(20份印度瞪羚,20份豚鹿)进行检测。总体病原体检出率为65%,其中无形体感染率为25%,泰勒虫为40%,巴贝斯虫未检出。在两种动物中均检测到了无形体与泰勒虫的混合感染案例。例如,在印度瞪羚样本C11和C19,以及豚鹿样本H9中,均同时检出了无形体和泰勒虫的特异性条带。
结论与讨论
本研究成功开发并验证了一种针对无形体、巴贝斯虫和泰勒虫的新型多重PCR检测方法。该方法在圈养野生有蹄类动物样本中展现出良好的应用效果,其检测结果与单重PCR一致,并通过测序得到确认。研究发现,在巴基斯坦旁遮普地区圈养的印度瞪羚和豚鹿中,血液寄生虫总体感染率较高(65%),以泰勒虫和无形体为主,并存在混合感染情况,而巴贝斯虫在本研究样本中未检出。
该研究的核心意义在于,所建立的mPCR assay(检测方法)为解决野生动物血液寄生虫诊断难题提供了一种高效、准确的工具。相比于传统镜检,它具有更高的灵敏度、特异性,且能一次性鉴别多种病原体,尤其适用于样本获取困难、需尽量减少动物应激的野生动物保护场景。这一技术有助于实现对蜱传血液寄生虫病的早期、快速诊断,从而为及时、精准的治疗干预提供依据,对于控制野生动物种群内疾病传播、减少因误诊导致的抗生素滥用(从而减缓抗生素耐药性)、以及保护濒危野生有蹄类动物具有重要意义。此外,由于无形体、巴贝斯虫和泰勒虫均为人兽共患病原,该研究也凸显了在“一体化健康”(One Health)框架下,加强对野生动物病原监测、防范人兽共患病跨物种传播的重要性。研究的局限性包括样本量相对较小且仅来源于圈养种群。未来需要扩大样本量和地理范围,并探索气候变化等因素对蜱媒及疾病传播动态的影响,以更全面地评估和管理相关风险。
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