宿主和环境塑造中国西南地区食虫动物病毒组及病毒传播风险
华大火眼与军事医学科学院、安徽医科大学等联合团队于2025年5月16日在《Microbiome》上发表了题为“Host taxonomy and environment shapes insectivore viromes and viral spillover risks in Southwestern China”即“宿主和环境塑造中国西南地区食虫动物病毒组及病毒传播风险”研究的文章。
一、文章主题
此次研究通过中国云南省12个县214只食虫动物（包含：13种鼩鼱、刺猬和鼹鼠）的病毒组的宏转录组学分析，鉴定出42个脊椎动物相关病毒科，包括57种新病毒。研究发现鼩鼱病毒多样性显著高于刺猬和鼹鼠；病毒组成受宿主分类、海拔和地理位置显著影响；发现11种跨宿主传播病毒，包括与汉坦病毒科和墨江副黏病毒相关的潜在病原体；鼹鼠可能在病毒跨种传播中起关键作用。本研究为食虫动物病毒组多样性及人畜共患病风险提供了重要数据。
二、研究背景
云南省作为生物多样性热点地区，是研究病毒传播的理想区域。而食虫动物（如鼩鼱、刺猬、鼹鼠）是多种人畜共患病毒的潜在宿主，但其病毒组研究远少于啮齿类和蝙蝠。本次研究的目的是填补这一缺口，揭示食虫动物病毒组的多样性以及与宿主和环境的关系。
三、实验方案
采集云南省12个县214只食虫动物（8种鼩鼱、3种鼹鼠、2种刺猬）的组织样本，通过宏转录组测序分析各个样本的病毒组成，并结合样本分类、地理和生态等因素探讨其体内病毒多样性及传播风险。
四、样本采集
采集方法：2015 年至 2020 年间，在云南省地方病预防控制研究所指定为监测区域即 12 个县区域采集小型野生哺乳动物样本，包括鼩鼱、刺猬和鼩鼹鼠，将捕捉笼子等在黎明时分放置田野，第二天早上进行收集。记录生态信息（位置、海拔、日期和栖息地）。采样点包括自然环境（阔叶林、针叶林和灌木丛）、人工环境（耕地和住宅区）和混合栖息地，海拔范围为 500 至 3561 m。最终共捕获了 214 只食虫动物，属于 13 个物种，包括 2 种刺猬、3 种鼩鼹和 8 种鼩鼱。
样品前处理： 捕获的动物先通过形态学及细胞色素b（cytb）和COI基因测序确认，然后进行无菌解剖以获得肺组织样本。所有收集的样品均在冷链条件下运输至实验室，并储存在 – 80 °C。使用试剂盒提取总RNA。使用核酸微生物纯化试剂盒富集混合样品，以确保测序质量。
样品分组策略：来自相同食虫物种和位置的样本合并，214份样本合并为68个混合池。
五、测序和分析
1. 文库构建和测序：使用试剂盒进行逆转录和 cDNA 合成，构建文库，并使用Qubit荧光计定量。使用 Qsep-100估计segment的长度。在 MGISEQ-2000 平台上进行宏基因组高通量测序，使用无菌水作为空白对照。所有样品和对照均在同一芯片上测序。
2. 病毒组分析：使用Fastp进行数据过滤和质控，MEGAHIT进行de novo组装。使用 DIAMOND blastx比对nr数据库，初步判断潜在病毒序列后，用BLAST进一步比对nt数据库。使用 Geneious手动验证和注释病毒序列，确定病毒分类或鉴定新病毒。使用Kraken2定量病毒科丰度。
3. 系统发育分析：根据 DIAMOND blastx 结果得到了主要病毒分支，使用保守的病毒蛋白为每个病毒分支构建了系统发育树。使用 MAFFT将序列与进化枝内的相关病毒序列比对，用TrimAl修剪，使用 IQ-TREE从 aa 比对中估计最大似然系统发育树。使用 FigTree 进行可视化。
4. 多样性分析：α多样性：计算Shannon指数比较鼩鼱、刺猬、鼹鼠的病毒丰富度。使用热图展示物种丰度聚类模式。使用箱线图展示不同海拔下病毒多样性的差异。β多样性：通过PCoA分析海拔和生境对病毒组成的影响。使用PERMANOVA（adonis2检验）验证组间差异显著性。使用 Wilcoxon 秩和检验评估两组之间微生物多样性、微生物丰度和基因表达水平的比较，而使用 Kruskal-Wallis 检验进行三组之间的比较。
六、研究结果
1. 病毒组分析结果：测序产生2.6TB数据量，鉴定出42个病毒科，包括dsDNA病毒、dsRNA病毒、逆转录病毒、ssDNA 病毒和ssRNA 病毒。鼩鼱病毒丰度最高，汉坦病毒科和奈罗病毒科在鼩鼱中富集。海拔和地理位置显著影响病毒组成。
2. 新病毒发现： 发现57种新病毒，其中24种属于弹状病毒科。此外还有黄病毒科、正粘病毒科、杯状病毒科和环状病毒科等。
3. 跨宿主传播风险：11种病毒显示跨宿主传播，大多数是在鼩鼱中发现的，主要在鼩鼱和鼹鼠之间观察到跨科传播。
4. 潜在病原体： 检测到墨江副黏病毒和汉坦病毒等已知人畜共患病毒，同源性高，提示病毒有传播给人的风险。
七、总结讨论
本研究测序共产生了2.6TB的读数，鉴定出42个病毒科。鼩鼱病毒丰度最高，汉坦病毒科和奈罗病毒科在鼩鼱中富集。海拔和地理位置显著影响病毒组成。共发现57种新病毒，其中24种属于弹状病毒科(Rhabdoviridae)。此外还有黄病毒科、正粘病毒科、杯状病毒科和环状病毒科等。11种病毒显示跨宿主传播风险，大多数是在鼩鼱中发现的。检测到墨江副黏病毒和汉坦病毒等已知人畜共患病毒，同源性高，提示病毒传播风险。
八、文章亮点及思路
1. 核心病毒组研究
选择宿主器官（如肺组织）而非环境样本（粪便、唾液）进行病毒组分析，减少环境干扰，更准确反映宿主真实感染的“核心病毒组”。
适用于野生动物病原体研究，尤其需区分宿主携带病毒与环境污染时（如蝙蝠、啮齿类）。
2. 多维度生态因子
综合宿主分类、地理分布（海拔、经纬度）、栖息地类型（自然/人工）等多因素，解析病毒组差异，揭示病毒多样性与生态位的关系。
适用于地理医学或环境病原体研究。
3. 跨物种传播网络构建
通过宿主-病毒相关性网络（Cytoscape）可视化病毒跨物种传播路径，识别关键中介宿主（如鼹鼠）。
适用于人畜共患病风险预测，识别潜在跨物种传播。
4. 高通量测序与生物信息学分析
宏转录组学结合MEGAHIT组装、DIAMOND blastx注释，高效挖掘新病毒；系统发育树（IQ-TREE）解析病毒进化关系。
适用于未知病原体发现，尤其是低丰度或高变异病毒。
5. 长期监测与主动预警
基于病毒丰度、宿主分布和传播风险，提出建立长期多因子监测网络。为公共卫生部门提供模型，提前预警潜在疫情。
6. 样本分层与稀有物种覆盖
稀有物种（如Sorex cylindricauda）样本量少，仍纳入分析以探索潜在新宿主。避免研究偏倚，揭示小众物种在病毒生态中的独特作用。
7. 从基础研究到应用转化
发现高风险病毒（如Mojiang副粘病毒）后，后续研究其致病性（如体外感染实验）和传播机制。衔接基础研究与实际防控。
九、结语
本研究集中于核心病毒组定义、生态多因子建模、跨物种网络分析及高通量技术整合，为病毒生态学和人畜共患病研究提供了方法论参考。未来研究可借鉴其系统性框架，同时结合新兴技术（AI等）和跨学科合作，进一步提升病毒发现与传播风险评估的效率。