《美国利用纳米孔测序技术,实现对非洲猪瘟病毒基因组的实时检测》

  • 来源专题:生物安全知识资源中心 | 领域情报网
  • 编译者: hujm
  • 发布时间:2020-11-15
  • 非洲猪瘟病毒(ASFV)是非洲猪瘟病毒科家族的唯一成员,是一种大型(200nM)复杂的囊膜双链DNA病毒。ASFV可感染家猪和野猪,扩散快,致死率高(可达100%),对猪业造成严重的经济后果。

    近期,美国农业部下属的研究机构在Journal of Clinical Microbiology杂志上发表了针对非洲猪瘟病毒的首个结合样品富集、纳米孔MinION测序技术、以及新型快速分析软件的报告,实现对该病毒基因组序列的真正实时检测。

    由于目前尚无控制非洲猪瘟(ASF)的有效疫苗,基于检测追踪、流行病学调查、减少人员接触以及消毒等控制措施,在当病毒脱落或其他的病毒和细菌感染产生相似的症状时,这些方法就会变得非常复杂。因此,分子水平进行早期快速检测和诊断有益于早期发现和更加有效的控制猪瘟。

    美国农业部国家兽医服务实验室等研究机构比较了现有的测序平台,发现基于NGS平台的工作流程需要大量资源进行样本和测序文库准备,检测周期长(最少17个小时来获取原始数据),仪器投入资本高。另外,ASFV基因组大小约为180kb,两端为反向重复序列,该病毒的大小也一直阻碍着获得其全基因组序列的研究工作。而在满足快速检测和鉴定ASFV的需求上,MinION测序仪具备了低前期投资成本、快速样本制备方案、可生成有效覆盖基因组的长读长序列、可直接读取DNA,并且能够实时生成数据的优势。

    美国利用纳米孔测序技术,实现对非洲猪瘟病毒基因组的实时检测

    基于便携式MinION纳米孔测序,他们开发出了非洲猪瘟快速分析测序工具(ASF-FAST)和富集策略,能够在数分钟内获得并快速分析非洲猪瘟病毒基因组,该方法有助于高效的紧急管理和疾病控制干预,减少经济损失。结果显示测序开始后的6分钟内便检测到ASFV的特异读长,无论起始材料,均能够在10分钟内生成足够的数据完成ASFV的基因组分析(高达100%)。该研究成果发表在Journal of Clinical Microbiology杂志。DOI: 10.1128/JCM.01104-19。

    在实验中,研究小组比较了未处理样品和富集样品的序列特异度和时间,发现从富集的样品中识别到ASFV基因组更快,更富特异性。在富集的样品中,生成总读长序列54743个,其中23208个含有ASFV特异性序列(42.39%),生成的第一个原始读长即识别到了99%的基因组;对于未处理的样品,生成了4307个总读长序列,其中868个含有ASFV特异性序列(20.15%)。另外,去除甲基化宿主DNA提升了病毒特异性测序性能。

    在生成完整基因组序列所需的时间方面,富集样本速度更优于未处理样本:生成99%的基因组序列,富集后的样本仅需不到10分钟,而未处理样本则需要64分钟。证实将长读长纳米孔测序技术与ASF-FAST软件结合使用,能够经济快速,实时地从诊断样品中分离出完整的ASFV基因组。

    在评估MinION平台用于流行病学评估的快速鉴定的可行性方面,作者使用ASF -FAST软件分析了四株遗传学上不同的ASFV分离株的序列数据。他们发现在测序运行开始的10分钟内,所有富集样本90%的基因组均得到了解析。使用新鲜的和冻干血液样本,全基因组序列可在约4小时内获得。

    美国利用纳米孔测序技术,实现对非洲猪瘟病毒基因组的实时检测

    作者在文章最后表示,纳米孔技术作为一种重要的工具,能够被世界其它许多受ASFV威胁的地方和地区所利用进行快速监视,应用于那些没有复杂基础设施的实验室和现场。大多数实验室都可以以最小的资金投入轻松获得MinION设备,迅速拓展能力进行对ASFV的表征。

  • 原文来源:https://news.bioon.com/article/6780835.html
相关报告
  • 《我国非洲猪瘟病毒攻关取得重要进展》

    • 来源专题:生物安全知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者:hujm
    • 发布时间:2019-11-17
    • 从中国农业科学院获悉:我国非洲猪瘟病毒科研攻关取得重要进展,科学家团队成功分离国内生猪生产中发现的非洲猪瘟病毒流行株,采用冷冻电镜单颗粒三维重构的方法首次解析了非洲猪瘟病毒全颗粒的三维结构,为防治非洲猪瘟的新型疫苗开发创造条件。   非洲猪瘟是由非洲猪瘟病毒引起的家猪、野猪的一种急性、热性、高度接触性动物传染病,所有品种和年龄的猪均可感染,发病率和死亡率可达100%。世界动物卫生组织将其列为法定报告动物疫病,我国也将其列为一类动物疫病。2018年8月3日农业农村部新闻办公室通报我国首例非洲猪瘟疫情,很快病毒传播到全国大部分地区,已经造成超过千亿元的经济损失。   中国科学院生物物理研究所饶子和、王祥喜团队和中国农业科学院哈尔滨兽医研究所步志高团队联合上海科技大学、清华大学、中国科学院微生物所、中国科学院武汉病毒所、南开大学等单位,于2018年12月开始对非洲猪瘟病毒颗粒和相关抗原分子开展从基础科研到临床检测以及高效疫苗多方面的联合攻关研究。   2019年10月,饶子和、王祥喜团队和步志高团队合作在国际学术期刊《科学》上发表了学术论文。据介绍,该研究阐明了非洲猪瘟病毒独有的5层(外膜、衣壳、双层内膜、核心壳层和基因组)结构特征,包含3万余种蛋白亚基,组装成直径约为280纳米的球形颗粒,是目前解析近原子分辨率结构的最大病毒颗粒。同时,该研究新鉴定出非洲猪瘟病毒多种结构蛋白,阐述了结构蛋白复杂的排列方式和相互作用模式,提出了非洲猪瘟病毒可能的组装机制,为开发效果佳、安全性高的新型非洲猪瘟疫苗奠定了坚实基础。
  • 《研究发现非洲猪瘟病毒新型毒力基因》

    • 来源专题:生物育种
    • 编译者:姜丽华
    • 发布时间:2023-05-11
    • 近日,中国农业科学院上海兽医研究所动物生物安全共性技术团队与国内其他单位合作,发现一种非洲猪瘟病毒新型毒力基因,解析了其抑制宿主抗病毒蛋白质合成的分子机制。相关研究成果发表在《美国国家科学院院报(PNAS)》上。 非洲猪瘟是由非洲猪瘟病毒感染猪引起的一种急烈性传染病,在我国被列为一类动物疫病。非洲猪瘟病毒基因组庞大,至少可编码150种病毒蛋白,功能未知的蛋白超过50%。这给非洲猪瘟病毒致病机制研究带来了极大困难。 该研究筛选并鉴定了非洲猪瘟病毒编码的免疫抑制基因I73R,研究发现I73R蛋白在病毒感染早期定位于细胞核,发挥核酸结合特性,通过抑制宿主信使核糖核酸出核,从而广泛抑制宿主抗病毒蛋白的合成。体内致病性研究显示,缺失I73R基因的重组病毒完全丧失对家猪的致病性,表明I73R基因是非洲猪瘟病毒编码的主要毒力基因之一。该研究揭示了非洲猪瘟病毒抑制宿主抗病毒蛋白合成的一种新机制,进一步阐明了非洲猪瘟病毒分子致病机制,为非洲猪瘟疫苗及抗病毒药物的研发提供了新的理论基础。 该研究得到国家自然科学基金,国家重点研发专项等项目支持。(通讯员:李娓) 原文链接:https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/37023125/