寄生虫鉴定仍然是寄生虫学研究最重要的领域之一。准确的寄生虫鉴定为生物多样性研究、疾病监测、流行病学、宿主 - 寄生虫相互作用以及疾病控制奠定了基础。几十年来,寄生虫分类学主要依赖于形态学观察,包括解剖结构、发育阶段和宿主关联。尽管形态学继续为物种描述提供基础,但分子生物学的最新进展已经改变了我们识别寄生虫多样性和研究进化关系的能力。
整合分类学结合了形态学、分子、生态学、生物地理学和进化证据,比任何单一信息来源都能更稳健地界定和识别物种。发表在 Parasitologia 上的几篇近期文章说明了这种从传统分类学向结合形态学、分子生物学、病理学和流行病学的整合方法过渡的进程。例如,McAllister 等人使用经典的卵囊形态学并辅以分子证据,描述了从北美水蛇中发现的新 Eimeria 物种 [1 ]. 同样,Rindoria 等人将扫描电子显微镜与多个遗传标记的分析相结合,以表征 Lamproglena barbicola,展示了整合形态学和分子数据集对于物种界定的价值 [2 ]. 基于博物馆的分类学修订也继续有助于我们理解寄生虫生物多样性和宿主关联,正如对保加利亚淡水鱼类中 Gyrodactylus 物种的修订所示 [3 ].
结合多种诊断方法的重要性也在物种描述之外得到了突出。在对鱼类中自然发生的异体瘤的范围综述中,Mariacher 等人表明显微镜检查仍然是诊断的核心,但强调了日益需要包含分子工具的标准化工作流程 [4 ]. 同样,De Vivero 等人回顾了线虫分子检测的最新进展,展示了基于 PCR 的方法、测序技术和新兴的基因组学方法如何扩大寄生虫监测和流行病学调查的机会 [5 ]. 诊断创新还通过评估用于检测 Giardia duodenalis 的降落法环介导等温扩增(LAMP)得到了进一步说明,强调了快速分子测定在寄生虫诊断中日益增长的潜力 [6 ].
分子方法也有助于更广泛地了解寄生虫传播和疾病生态学。Mugasa 等人使用分子方法调查了在乌干达野生动物 - 人类界面循环的 Cryptosporidium 物种,强调了全健康视角在现代寄生虫学中的重要性 [7 ]. 类似的进展改善了我们对野生动物宿主体内寄生虫多样性和传播的理解,包括近期对美国短尾猫中 Sarcocystis 和 Hepatozoon 感染的分子调查 [8 ]. 分子诊断也改善了人类机会性和人畜共患感染的检测,正如涉及 Cryptosporidium meleagridis 和 Enterocytozoon bieneusi 的混合感染的分子表征所说明的那样 [9 ].
寄生虫诊断中近期最具变革性的发展之一是纳米孔测序的应用——这是一种便携式的、长读长的第三代测序技术,能够以最小的实验室基础设施生成实时序列数据。MinION 平台及相关设备已显示出在野外可部署的寄生虫鉴定方面的前景,能够从指尖采血样本中对 Plasmodium 进行全基因组测序,并在流行病环境中实时追踪耐药等位基因 [10 ]. 在此基础上,Sugi 等人开发了一种靶向 18S rDNA 条形码策略,使用便携式纳米孔测序在资源有限的环境中准确识别血液寄生虫,展示了相比传统显微镜具有优越的物种水平分辨率 [11 ]. 同时,基于纳米孔的扩增子方法已成功应用于检测饲养昆虫中的微孢子虫和原生动物寄生虫,生成了改善对昆虫病原体多样性理解的新系统发育数据 [12 ]. Dufourni 等人的全面综述进一步巩固了纳米孔测序在兽医寄生虫和病原体检测中的证据基础,提供了与全健康监测环境相关的实用工作流程指导 [13 ]. 这些进展表明,长读长测序可能成为形态学鉴定的日益有价值的补充,特别是对于隐存类群或多物种感染,传统短读长平台难以解决这些问题。
第二个极具前景的前沿领域是通过环境 DNA (eDNA) 检测寄生虫,这是生物体释放到周围环境中的遗传物质,可直接从水、土壤或沉积物中回收。Johnson 等人证明,基于 eDNA 的方法在淡水寄生虫监测中可以与传统采样方法一样敏感或表现更佳,并比较了 qPCR 和宏条形码工作流程的相对效用 [14 ]. 为了在社区规模上进行疾病监测,Bautista 等人优化了一种多重 eDNA qPCR 检测法,用于同时检测 Schistosoma japonicum 及其螺类中间宿主,从而能够成本效益地绘制血吸虫病传播风险的空间时间地图 [15 ]. eDNA 方法也被探索用于具有重要公共卫生意义的人畜共患寄生虫:从河水中检测到的 eDNA 被建议作为 Echinococcus multilocularis 的监测工具,为新定殖地区提供了早期预警监测的途径 [16 ]. 总的来说,eDNA 与高通量宏条形码的结合使得能够跨生态系统同时筛查多样化的寄生虫群落,使其成为基于生物多样性的全健康监测的潜在强大工具 [17 ]. 然而,一个关键限制仍然是难以区分有活力的感染阶段和降解的环境 DNA,这突出了将 eDNA 发现与宿主监测和形态学确认相结合的需要 [18 ].
在分子寄生虫学的前沿,单细胞 RNA 测序 (scRNA-seq) 正在开启了解寄生虫生物学和宿主 - 寄生虫相互作用的根本新窗口。早期应用于 Plasmodium falciparum 的研究揭示了在无性和有性生命周期阶段中个体寄生虫之间以前隐藏的转录异质性,挑战了通过红细胞内发育周期的转录连续性的假设 [19 ]. 此后,该方法被扩展用于构建 Toxoplasma gondii 的综合单寄生虫转录图谱,鉴定了控制抗原转换的新转录因子,并揭示了尽管在细胞分裂生物学上存在根本差异,但与 Plasmodium 共享的基因表达协同模式 [20 ]. 对于多细胞线虫,scRNA-seq 已能够构建映射发育轨迹并鉴定候选药物靶点的整个生物体细胞图谱,同时还在分析响应感染的宿主免疫细胞群 [21 ]. 样本保存和测序化学的进展现在将这些方法扩展到野外环境,新方案使得能够对在低资源环境中收集的临床分离株进行 Plasmodium knowlesi 的 scRNA-seq [22 ]. 随着单细胞转录组学在成本和基础设施上变得更容易获取,它有望显著加速我们对阶段特异性生物学、免疫逃避机制以及跨不同寄生虫分类群的宿主 - 寄生虫共同进化动态的理解。
技术创新继续更广泛地推进寄生虫诊断。分子方法使得能够检测以前未认识的宿主 - 寄生虫关联,例如在禽红螨中鉴定出 Histomonas meleagridis [23 ]. 同时,人工智能辅助显微镜正在成为有价值的诊断工具。Shin 等人展示了自动图像分析在检测吸虫卵方面的潜力,说明了计算方法如何补充传统诊断方法 [24 ]. 这些发展反映了一个更广泛的趋势,即走向日益整合的诊断框架,结合形态学、分子生物学、流行病学和数据科学。
正如 Hide 在介绍近期的 Molecular Epidemiology 特辑时所强调的那样 [25 ], 现代寄生虫学正在进入一个分子和基因组潜力迅速扩展的时代。纳米孔测序、eDNA 监测和单细胞转录组学的出现代表了这一扩展的最前沿。然而,分子数据不能取代分类学;相反,它们依赖于稳健的分类学基础来进行解释。准确的寄生虫鉴定将继续需要特征明确的凭证标本、仔细的形态学观察和可靠的生物学理解。
寄生虫鉴定的未来不在于在形态学和分子生物学之间做出选择,而在于将这两种方法整合在多个尺度上,从单个细胞转录组到景观水平的 eDNA 调查。发表在 Parasitologia 上的近期贡献,结合此处总结的进展,表明整合分类学正成为理解寄生虫多样性、进化和传播的标准框架。随着寄生虫学家应对与生物多样性保护、野生动物健康、食品安全和全健康倡议相关的新兴挑战,这种方法将变得日益重要。