2021-2023年不列颠哥伦比亚省蜱虫鉴定中，细胞色素氧化酶亚基I条形码基因显微镜检测与靶向下一代测序技术的比较诊断评估

《International Journal for Parasitology》：Comparative Diagnostic Evaluation of Microscopy and Targeted Next-generation Sequencing of the Barcoding Gene Cytochrome oxidase subunit I for Tick Identification in British Columbia, 2021-2023

　　

阿德里安娜·卡布雷拉|特蕾西·D·李|安吉尔·Y·姚|约翰·泰森|凯瑟琳·科莱赫迈宁|艾萨克·辛格|马丁·张|李敏光|苏凌辉|纳夫迪普·查希尔|曾菲菲|斯蒂芬·岩泽|奎因·斯图尔特|埃琳·弗雷泽|洛伦斯·P·斯尼曼|娜塔莉·普里斯塔耶茨基|杰德·萨维奇|穆罕默德·G·莫尔谢德|凯瑟琳·A·霍根

加拿大不列颠哥伦比亚省温哥华市不列颠哥伦比亚省疾病控制中心

摘要

在公共卫生实验室中，蜱虫鉴定传统上依赖显微镜进行物种识别。然而，随着形态相似的新物种出现、专业技能的衰退以及新技术的应用，人们意识到需要采用互补的检测方法。本研究通过比较分析，评估了针对细胞色素氧化酶亚基I编码区的下一代测序技术在蜱虫鉴定方面的准确性，并与传统显微镜鉴定方法进行了对比。研究共分析了306只硬蜱属和Ixodes属蜱虫。两种方法的总体一致性超过90%。分子检测凸显了仅通过形态学特征难以将蜱虫精确到物种水平的难题，尤其是对于稀有或新出现的物种。分子检测可作为显微镜鉴定的质量保障工具，同时也表明有必要通过针对性培训提升形态学分析能力。最后，COI基因的下一代测序流程显示出可整合到常规实验室测序工作流程中的可行性。我们的研究结果支持在开展蜱虫鉴定和监测的参考实验室中，将COI测序作为辅助诊断手段的实用性。

引言

蜱虫是寄生于哺乳动物、鸟类和爬行动物血液中的外寄生虫（Brites-Neto等人，2015年，《加拿大生物调查》，2016年），由于它们能传播多种人类、宠物、家畜和野生动物的病原体，因此在全球范围内备受关注。在北美，随着包括导致莱姆病的肩突硬蜱在内的病媒栖息地范围不断扩大，以及导致落基山斑点热、埃立克体病和无形体病的多变硬蜱的分布扩展，蜱传疾病带来的负担日益加重（Bouchard等人，2015年；Rochlin和Toledo，2020年）。在不列颠哥伦比亚省，气候变化导致的无霜期延长等因素可能使得太平洋硬蜱这一莱姆病病原体伯氏疏螺旋体的主要区域传播媒介，以及亚洲长角蜱等外来蜱虫的生存环境更加适宜（Namgyal等人，2020年；Couloigner等人，2025年）。为了加强公共卫生监测和防控工作，有必要改进蜱虫及病原体识别的诊断方法（Rosenberg，2024年）。尤其是，准确且及时的蜱虫鉴定对于追踪其分布范围至关重要。

在大多数北美公共卫生参考实验室中，常规蜱虫鉴定是通过显微镜观察进行的形态学分析，这种方法需要较高的专业水平，且耗时较长。利用形态学分析进行物种鉴定时，部分类群的种间相似度较高，种内变异较大，此外，幼虫和若虫等未成熟阶段的蜱虫也很难识别。例如，安德森硬蜱和多变硬蜱的气门板特征存在差异，可能导致鉴定错误（Dergousoff和Chilton，2007年）。此外，最近有研究将相似硬蜱列为一个新物种，由于其形态与其他硬蜱物种相似，鉴定时需综合多项形态测量指标，而非依靠独特的特征，因此该物种的鉴定难度较大（Lado等人，2021年）。这些情况进一步增加了硬蜱物种区分的复杂性，尤其是在多个硬蜱物种共存的地区，还需要进一步研究以明确各物种作为人类相关病原体传播媒介的可能性及其媒介能力（Lado等人，2021年）。

根据2002年至2018年的被动蜱虫监测数据通过形态学分析发现，不列颠哥伦比亚省人类身上最常见的两种蜱虫分别是太平洋硬蜱（占比58%）和安德森硬蜱（占比28%）（Morshed等人，2021年）。而另一项基于内部转录间隔区2序列测定的加拿大调查显示，在类似地理区域的宠物身上，多变硬蜱的检出率为49%（DeWinter等人，2023年），这表明不同鉴定方法之间存在差异。目前，人们已开始研究利用线粒体细胞色素c氧化酶亚基I基因的658个碱基对区域进行蜱虫DNA条形码鉴定，取得了不错的效果（Ondrejicka等人，2017年；Gou等人，2018年）。鉴于显微镜鉴定的局限性以及分子检测的潜在优势，我们旨在评估在不列颠哥伦比亚省的公共卫生实验室中，针对COI基因进行下一代测序与形态学分析在蜱虫鉴定方面的准确性及可行性。

章节节选

样本收集

不列颠哥伦比亚省疾病控制中心的公共卫生实验室是一家参考实验室，负责通过形态学分析进行常规蜱虫鉴定，同时也会针对蜱虫病原体开展针对性的分子检测。在本研究中，测试用蜱虫来自不列颠哥伦比亚省的监测工作以及商业参考材料来源，其中包括之前通过形态学分析已经鉴定过的蜱虫

整体样本群描述

本研究共分析了346份样本，其中238份（68.8%）为Ixodes属蜱虫，68份（19.7%）为硬蜱属蜱虫，22份（6.4%）为赖皮蜱属蜱虫，9份（2.6%）为钝缘蜱属蜱虫，3份（0.9%）为血蜱属蜱虫，各有1份为玻璃蜱属和耳螨属蜱虫，还有4种其他节肢动物，这些分类均基于最初的形态学分析结果（见表1）。这些蜱虫涵盖了不同的生命阶段，包括277只成虫、60只若虫和5只幼虫。其中大部分（89.3%）是通过针对人类的被动监测收集到的

讨论

在本研究中，我们对从加拿大不列颠哥伦比亚省的人类和宠物被动监测中收集的300多只蜱虫进行了分析，结果表明，在公共卫生参考实验室环境中，基于COI基因的下一代测序方法在蜱虫鉴定方面具有显著优势，其性能优于传统形态学鉴定方法。准确鉴定蜱虫物种对于了解蜱传疾病的传播规律、宿主特异性、地理分布以及对人类和动物健康的威胁具有重要意义。鉴于当前形势，这一点显得更为紧迫

未引用参考文献

Centre，2023年；Centre，2025年；Ratnasingham等人，2024年。

CRediT作者贡献说明

阿德里安娜·卡布雷拉：撰写——审稿与编辑，撰写——初稿，可视化，验证，软件，方法论，研究，正式分析，概念设计。特蕾西·D·李：撰写——审稿与编辑，撰写——初稿，可视化，验证，方法论，研究，正式分析，数据整理，概念设计。安吉尔·Y·姚：撰写——审稿与编辑，撰写——初稿，可视化，软件，方法论，研究，正式分析，数据整理。

资金支持

本研究未获得任何外部资金支持。

致谢

我们要感谢不列颠哥伦比亚省疾病控制中心公共卫生实验室的寄生虫学、细菌学和真菌学以及分子微生物学与基因组学领域的工作人员，他们为实验检测提供了重要支持，没有他们的帮助，这项研究就无法完成。以下试剂由美国疾病控制与预防中心提供，由NIAID和NIH的BEI Resources机构负责分发，用于该检测方法的验证：Ixodes scapularis成虫（活体），编号NR-42510；Ixodes ricinus成虫（活体），编号NR-42511；成虫硬蜱

阿德里安娜·卡布雷拉是不列颠哥伦比亚省疾病控制中心公共卫生实验室的生物信息学领域基因组专家。她的研究方向为病原体基因组学，致力于开发并应用生物信息学工具，对全基因组序列和靶向扩增子序列进行分析，这些技术可应用于临床诊断和疾病监测领域。