【Cell重磅】 全球最大的蜱虫基因组数据出炉！赵方庆/曹务春首次揭示蜱虫的遗传多样性，为控制蜱虫和蜱虫传播疾病奠定基础

8月18日，军事科学院军事医学研究院微生物流行病研究所曹务春研究员及中国科学院北京基因组研究所赵方庆研究员共同通讯在Cell 在线发表最新科研成果，通过对678个蜱虫科标本进行了重新测序，以了解蜱虫的遗传多样性，种群结构和病原体分布特点。本研究首次揭示了不同蜱虫物种的遗传结构和病原体组成主要受生态和地理因素影响。并进一步确定了与不同寄主范围，生命周期和分布有关的特定物种决定因素。这项研究的发现是研究和控制蜱虫和蜱虫传播疾病的宝贵资源。

蜱虫（Acari：Ixodidae）是专门吸血的节肢动物，蜱虫能够将最广泛的病原体（包括细菌，原生动物，真菌，线虫和病毒）传播给人类，牲畜和野生生物。蜱虫传病原体严重影响着人类健康。此外，蜱虫的传播感染也给全球畜牧业带来了巨大的经济负担。随着当代城市化，气候变化以及人，动物及其各自栖息地之间相互作用的迅速变化，蜱虫传播疾病（TBDs）对人类健康的威胁正逐日剧增。因此，迫切需要获悉蜱虫基因组和遗传多样性的基础知识，无疑将为蜱虫生物学，媒介-病原体相互作用，疾病传播和控制策略的研究开辟新的途径。

文章模式图（图源自Cell ）

该团队历时20余年新蜱媒传染病发现与溯源研究，鉴定了10余种新蜱媒传染病病原及其流行特征，在NEJM，Lancet Infect Dis，Emerg Infect Dis 等权威期刊发表相关成果。在此基础上，该研究采用三代测序结合Hi-C染色体构象捕获技术辅助基因组组装，最终获得了6个高精度基因组图谱，包括全沟硬蜱（Ixodes persulcatus）、长角血蜱（Haemaphysalis longicornis）、森林革蜱（Dermacentor silvarum）、亚洲璃眼蜱（Hyalomma asiaticum）、血红扇头蜱（Rhipicephalus sanguineus）和微小扇头蜱（Rhipicephalus microplus）。

依托该图谱及相关数据，系统阐示了不同蜱种的演化历史及分化时间，并通过比较基因组和差异转录组分析，从血红素利用、铁代谢、活性氧（ROS）平衡、细胞与体液免疫几方面揭示了蜱专性吸血的遗传学基础。该研究发现全沟硬蜱吸食宿主广泛、长角血蜱分布范围广泛、微小扇头蜱单一宿主的生活史等特性与丝氨酸膜蛋白裂解酶（TMPRSS6）、细胞色素P450、化学感受器受体（IRs）等特定基因家族的扩张与收缩有关。

总之，该研究解决了蜱及蜱媒传染病的防控的重大科学问题：深入挖掘了蜱的生物特性、病原体与宿主互作关系等的特征，为防控和降低蜱媒病感染提供重要工具；揭示了蜱的遗传多样性和分布规律、蜱适应生态环境的演化过程，提供不同地域不同蜱种精准防控策略的理论支持；尤其重要的是，该研究首次为识别蜱携带的大量微生物与新发病原体提供了重要的微生物组数据，为建立重点物种、热点地域的蜱媒传染病风险识别与预警提供了重要基础，为研究与控制蜱及蜱媒传染病提供了极为宝贵的资源。

文章第一作者为军事科学院军事医学研究院微生物流行病研究所贾娜副研究员、中国科学院北京生命科学研究院王金锋副研究员、军事科学院军事医学研究院微生物流行病研究所石文强助理研究员、中国科学院北京生命科学研究院杜立锋博士与军事科学院军事医学研究院微生物流行病研究所孙毅研究员。

附文献信息：

• Title：Large-Scale Comparative Analyses of Tick Genomes Elucidate Their Genetic Diversity and Vector Capacities

• DOI：10.1016/j.cell.2020.07.023

• Abstact：Among arthropod vectors, ticks transmit the most diverse human and animal pathogens, leading to an increasing number of new challenges worldwide. Here we sequenced and assembled high-quality genomes of six ixodid tick species and further resequenced 678 tick specimens to understand three key aspects of ticks: genetic diversity, population structure, and pathogen distribution. We explored the genetic basis common to ticks, including heme and hemoglobin digestion, iron metabolism, and reactive oxygen species, and unveiled for the first time that genetic structure and pathogen composition in different tick species are mainly shaped by ecological and geographic factors. We further identified species-specific determinants associated with different host ranges, life cycles, and distributions. The findings of this study are an invaluable resource for research and control of ticks and tick-borne diseases.

本文根据“iNature”和“BioArt”微信号综合编辑而成，如有异议随时联系我们

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