納米孔測序技術(shù)在動物疫病防控領(lǐng)域的應(yīng)用

近年來，納米孔測序技術(shù)發(fā)展迅速，憑借其長讀長、輕便易攜、實時測序等技術(shù)優(yōu)勢，可及時準(zhǔn)確鑒別病原體，給出精準(zhǔn)檢測結(jié)果，有助于基層有效應(yīng)對突發(fā)、新發(fā)、外來動物疫情，在動物疫情現(xiàn)場處置、流行病學(xué)調(diào)查監(jiān)測、動物疫病臨床快速診斷、病原體基因組學(xué)研究等動物疫病防控領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。
 
齊碳與大家總結(jié)分享目前基于納米孔測序技術(shù)在動物疫病防控中的相關(guān)研究成果，為動物疫病防控領(lǐng)域研究提供新思路。
 
1、利用納米孔測序技術(shù)對非洲豬瘟進(jìn)行快速全基因組測序
  ▲作者:
O'Donnell VK, Grau FR, Mayr GA, Sturgill Samayoa TL, Dodd KA, Barrette RW. 
▲DOI: 
 10.1128/JCM.01104-19
 ▲解讀
非洲豬瘟病毒 (ASFV) 是一種嚴(yán)重且高度傳染性的豬病毒病的病原體，由于高死亡率和對國際貿(mào)易的影響，對養(yǎng)豬業(yè)造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)后果。沒有有效的疫苗來控制非洲豬瘟 (ASF)，因此，有效的疾病控制取決于 ASFV 的早期檢測和診斷。較大ASFV 基因組(~180 kb) 阻礙了快速獲得全基因組序列的能力。然而快速獲取數(shù)據(jù)對于鑒定分離株和支持流行病學(xué)工作至關(guān)重要。
 該研究通過長讀長測序技術(shù)與開發(fā)的配套腳本（非洲豬瘟快速分析測序工具ASF-FAST) 結(jié)合使用時，可以實時分析輸出數(shù)據(jù)。完整的 ASFV 基因組序列來自細(xì)胞培養(yǎng)分離物和實驗感染豬的血液樣本中產(chǎn)生的。從提取的核酸中去除宿主 DNA 有助于快速鑒定 ASFV 序列，在測序開始后 6 分鐘內(nèi)檢測到 ASFV 特異性序列。無論起始材料如何，都可以在 10 分鐘內(nèi)獲得足夠的序列覆蓋病毒全基因組�？傮w而言，該研究重點介紹了納米孔測序技術(shù)與 ASF-FAST 軟件的結(jié)合使用，目的是快速、實時地從診斷樣本中分離出完整的 ASFV 基因組。

2、坦桑尼亞和加納雞新城疫病毒的分子特征研究 ▲作者:
da Silva AP, Aston EJ, Chiwanga GH, Birakos A, Muhairwa AP, Kayang BB, Kelly T, Zhou H, Gallardo RA. 
▲DOI:
https://doi.org/10.3390/v12090916
 ▲解讀
雖然新城疫（ND）在許多非洲國家流行，但有關(guān)流行基因型的信息仍然很少。在坦桑尼亞，報告了基因型為V型和XIII型的疫情。在西非和中非，基因型 XIV、XVII 和 XVIII 最為主要。為了研究在坦桑尼亞和加納的其他基因型，本文作者使用納米孔基因測序技術(shù)對來自坦桑尼亞和加納的分離株進(jìn)行了基因分型。研究人員成功地對來自坦桑尼亞的24個分離株和來自加納的4個樣本的NDV F基因高變區(qū)進(jìn)行了測序。在坦桑尼亞，發(fā)現(xiàn)了基因型V型、VII型和XIII型。來自加納的所有分離株都屬于基因型XVIII。本研究獲得的數(shù)據(jù)反映了非洲NDV的遺傳多樣性，并強(qiáng)調(diào)了監(jiān)測對監(jiān)測NDV基因型分布和病毒進(jìn)化的重要性。
3、利用納米孔測序?qū)α_非魚湖病毒(TiLV)進(jìn)行快速基因分型 ▲作者:
Jerome Delamare-Deboutteville, Suwimon Taengphu, Han Ming Gan, Pattanapon Kayansamruaj, Partho Pratim Debnath, Andrew Barnes, Shaun Wilkinson, Minami Kawasaki, Chadag Vishnumurthy Mohan, Saengchan Senapin, Ha Thanh Dong.
 ▲DOI: 
https://doi.org/10.1111/jfd.13467
IMFORMATION
▲解讀
傳染病是可持續(xù)水產(chǎn)養(yǎng)殖生產(chǎn)面臨的主要挑戰(zhàn)之一。在疑似疾病病例早期對新出現(xiàn)的病原體進(jìn)行快速、準(zhǔn)確的診斷和基因分型，對及時響應(yīng)、部署適當(dāng)?shù)目刂拼胧┎㈩A(yù)防或減少傳染病傳播至關(guān)重要。目前，大多數(shù)實驗室使用 PCR 來擴(kuò)增病原體的基因組區(qū)域，并結(jié)合使用傳統(tǒng) 的Sanger 測序以輔助驗證。但這種方法主要的缺點是檢測周期長。
 
羅非魚湖病毒 (TiLV) 是一種影響全球羅非魚養(yǎng)殖的致病病毒，研究提出一種基于納米孔單分子技術(shù)結(jié)合擴(kuò)增子測序的方法。對感染后的魚類臨床樣本采樣后，應(yīng)用這種方法快速確認(rèn)了（在不到12小時內(nèi)）的PCR 擴(kuò)增子序列和羅非魚湖病毒 (TiLV) 的基因分型。
 
盡管在單堿基讀取水平上納米孔測序的錯誤率較高，但通過矯正后獲得的一致性序列與在Illumina平臺和sanger平臺獲取的序列具有極高的一致性（一致性99.83-100%）。
 
這項研究表明，結(jié)合擴(kuò)增子的納米孔測序平臺十分具有前景，可以有效在中低收入國家的區(qū)域水生動物健康診斷實驗室中使用，以便在一天內(nèi)快速、準(zhǔn)確地鑒定和基因分型新出現(xiàn)的傳染性病原體。
參考文獻(xiàn)：
[1]O'Donnell VK, Grau FR, Mayr GA, et al. Rapid Sequence-Based Characterization of African Swine Fever Virus by Use of the Oxford Nanopore MinION Sequence Sensing Device and a Companion Analysis Software Tool. Journal of Clinical Microbiology.2019 Dec 23;58(1):e01104-19. doi: 10.1128/JCM.01104-19. 
[2] da Silva AP, Aston EJ, Chiwanga GH, Birakos A, Muhairwa AP, Kayang BB, Kelly T, Zhou H, Gallardo RA. Molecular Characterization of Newcastle Disease Viruses Isolated from Chickens in Tanzania and Ghana. Viruses. 2020; 12(9):916. https://doi.org/10.3390/v12090916.
[3] Delamare-Deboutteville J, Taengphu S, Gan HM, et al. Rapid genotyping of tilapia lake virus (TiLV) using Nanopore sequencing. Journal of Fish Diseases. 2021 Oct;44(10):1491-1502. DOI: 10.1111/jfd.13467.