iScience｜同济大学程国锋团队通过宏基因组学发现了血吸虫感染后特异诊断标识分子

撰稿︱程国锋团队

责编︱王思珍，方以一

血吸虫是一种多细胞人兽共患的重危害蠕虫，由其感染引起的血吸虫病在全球76个国家和地区流行，估计至少2.4亿人感染。虽然我国血吸虫病的防治取得举世瞩目的成就，但随着社会经济发展、环境生态变化、国际交流加强等，目前防控又面临诸多新挑战，特别是“一带一路”国家战略的深入实施，输入性病例日渐增多，疫情再发风险较高。

血吸虫成虫寄生于宿主血液中，研究表明一条合抱的日本血吸虫成熟雌虫一天可产生大约1500-2000个虫卵。产生的大量虫卵是造成宿主病理损害和疾病再传播的根本原因，因此，及时发现感染血吸虫的动物和人，并采取有效的针对性防治策略，对控制血吸虫病的传播十分关键。

2023年8月5日，同济大学程国锋教授课题组在iScience上发表了题为“Metagenomic sequencing for identifying pathogen-specific circulating DNAs and development of diagnostic methods for schistosomiasis”研究。该研究利用宏基因组学技术鉴定出了感染日本血吸虫的宿主血浆/血清中虫体特性循环性DNA（circulating DNA，cDNA）分子，并基于所鉴定的高丰度cDNA分子，建立了聚合酶链式反应（Polymerase Chain Reaction, PCR），环介导等温扩增（Loop-mediated isothermal amplification, LAMP）-CRISPR/Cas12a和重组酶聚合酶扩增测流层析（RPA-LF, Recombinase polymerase amplification-lateral flow）等检测技术，为有效提升血吸虫病的诊断效能，特别是在低感染度情况下早期诊断提供了新探索。

该研究应用宏基因组学技术测定了感染日本血吸虫的新西兰大白兔血浆cDNA分子，去除能与宿主基因组匹配的序列后，生物信息学分析发现在宿主血浆中获得了22个血吸虫特异的cDNAs分子。进一步研究发现其中12个cDNAs分子也可在感染血吸虫的小鼠血浆中查到，并利用荧光定量PCR（qPCR, quantitative PCR）对这些cDNA分子的丰度进行了评估。随后，基于所发现的高丰度cDNA分子，建立了PCR，LAMP-CRISPR/Cas12a 和RPA-LF等检测技术，进一步研究表明所建立的检测技术可在小鼠感染5条血吸虫尾蚴情况下，感染后5天可检出，比ELISA方法具有更高的灵敏性，对感染后的检出时间更早。

图1. 宏基因组学发现感染血吸虫宿主血浆中虫体特异的cDNA分子

图2. RPA-LF（A, B, C）和LAMP- CRISPR/Cas12a（D）检测技术建立

文章结论与讨论，启发与展望

综上所述，该研究应用宏基因组学发现了感染血吸虫的新西兰大白兔血浆中虫体cDNAs分子，并研究了这些分子在感染血吸虫的小鼠血浆中的呈现和丰度情况，建立了基于虫体特异的高丰度cDNA的PCR，LAMP-CRISPR/Cas12a 和RPA-LF检测技术，所建立的检测技术对低感染度情况下的血吸虫早期感染具有较好检出的效果。同时，该研究所建立的RPA-LF检测技术也能较好地检出人血吸虫感染。但由于受样本量的限制，本研究只检测少量人血清样本，因此，该研究所发现的新诊断标识分子及建立的新检测技术需要在更多的人血吸虫病样本中进行深入验证，同时，血吸虫感染不同宿主是否存在宿主依赖性的虫体特异性的cDNA分子也值得深入研究。

原文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2589004223015729

作者简介和招聘信息：

该研究得到国家重点研发计划政府间国际科技创新合作重点专项、同济大学高层次人才专项经费等资助。本研究通讯作者是程国锋教授，系同济大学特聘教授、国家“万人计划”科技创新领军人才、科技部中青年科技创新领军人才和上海浦江人才等。课题组长期从事病原微生物感染、致病和防控技术等研究，在Adv Sci, PLoS Pathogens, Advanced Drug Delivery Reviews, Journal of Biological Chemistry等期刊发表论文70余篇。课题组现招聘博士后和科研助理，待遇优厚；具有微生物学或分子生物学背景优先考虑，硕士学位入职的科研助理优先推荐攻读同济大学博士研究生，如感兴趣申请，请发email至：[e-mail]。

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本文完