imnini网高通量测序 锁定病原体“命门”

　　视觉中国

　　病原体能使人类群体性致病甚至致死，为追本溯源，找到变异基因作为有效靶点，科学家们在迎战埃博拉病毒的过程中取得突破。

　　《科学》杂志的历史上，刊载过一篇沉重的学术文章。2014年一篇关于通过基因组学手段监测埃博拉病毒的起源和传播的论文，在刊登时已有6名研究人员因感染埃博拉而死亡。

　　“对埃博拉病毒的研究和控制是高通量测序技术（二代测序技术）全面应用的首次‘实战’。”日前，在由中国医学科学院、北京协和医学院主办的第二届感染性疾病精准医学高峰论坛上，参加过与埃博拉病毒一线作战的研究人员，对中国团队与埃博拉病毒“作战”的战略战术进行了揭秘。中国科学院武汉病毒研究所研究员刘翟表示，病原体能使人类群体性致病甚至致死，二代测序技术及宏基因组学能帮助人类追溯病原体、捕捉放大它们在分子水平上的变化、锁定病原体“命门”，最终赢得“人毒之战”“人菌之战”。

　　测准遗传物质 新策略抓住病毒“七寸”

　　在2014西非埃博拉病毒爆发期间，美国的团队最初断言病毒可能在加速进化。刘翟回忆，这一发现在当时是一个“面临强敌”的信号，它意味着传统的检测防治方法或许失效，如果埃博拉病毒是迅速变化且致命性叠加的致病原，其危险性将比人类最初认知的更高。

　　“病毒在短时间内迅速变化并不符合进化逻辑。”刘翟说，要改变美国团队的结论，中国团队需要提供更多的事实和数据。

　　中国团队在非期间检测了大量临床样本，对175株埃博拉病毒进行了全基因组测序。“利用二代测序技术，很少的变异也能被‘觉察’到。”刘翟说。

　　二代测序的应用不是简单地将病例样本中的基因提取出来进行比对。全基因组的遗传信息繁杂而海量，测定不只包括量的叠加，还包括相互作用和影响，即测定病毒在宿主体内的进化，以体现宿主和病毒的基因组之间的相互作用与关联。宏基因组学的研究基础是人和病毒的遗传物质混在“一个篮子里”，这增加了研究工作难度；此外，由于埃博拉病毒是RNA病毒，共同提取的将是人类遗传物质中的RNA，RNA的复杂程度也加大了研究难度……

　　为此，研究团队设计开发了埃博拉病毒基因组的新测序策略——扩增子深度测序技术，并开发了一套全新的生物信息学分析流程。“我们设计了标准质粒进行方法验证，将测序方法的假阳性率控制在千分之一以下。”刘翟介绍，考虑到在宿主中病毒的痕量，团队还在方法的敏感性上取得了突破，做到低浓度样本下仍能探测到位点变化。

　　团队对于样本的生物信息学分析，在病毒暴发过程中第一次锁定了埃博拉病毒的“进攻线路图”。刘翟展示的病毒地理学联络图，显示与西非的城市热度和交通枢纽相一致。

　　除了进攻路线，团队还揭示了埃博拉病毒基于自身的“战术变化”——在宿主内，埃博拉病毒曾经产生了710个单核苷酸变异位点，也维持着最保守基因的不变。保守基因的发现相当于抓到了病毒的“七寸”。刘翟逆向思维，“最保守基因的突变对于病毒大都有害，可以作为最有效的抗病毒靶点。”

　　预判威胁 防患SARS“东山再起”

　　同类技术在SARS（严重急性呼吸综合征）同族病毒的发现与监控中，也发挥了居功至伟的作用。

　　几年前，广东省四个猪场出现了小猪仔急性腹泻死亡的疫情，两万多头小猪出生后6天之内迅速死亡。这引起了军事医学科学院研究员童贻刚的注意，“近年来发生的重大传染病疫情大部分由动物病毒跨种传播引起，此次疫情发生地距离SARS发源地小于100公里。我们通过遗传物质的测序确定致病病毒也是一类冠状病毒。”病毒类型、发生地点以及近年规律都不同程度地亮起“警报”。

　　《变形金刚》里的威震天被消灭多次，却会在宇宙的尽头休整，一旦人们放松就伺机重生。SARS冠状病毒在2003年造成了全球性的恐慌之后，会不会上演威震天的戏码？

　　为了回答新发现病毒与SARS病毒同源性如何、如何传播、感染人类能力等问题，多个科研机构组成的团队共同展开研究，基于二代测序技术进行病毒分离鉴定、动物感染回归实验、回顾性检测等工作。团队将新病毒命名为猪急性腹泻综合征（SADS）冠状病毒。

　　“通过新旧病毒的比对，我们发现它与SARS病毒在外壳蛋白上有86%的相似度。”童贻刚说，这说明感染蛋白可能发生了变化。也就是说，病毒获准进入机体完成感染的“敲门砖”变了。