趙方慶團隊合作揭示蜱–病原體–微生物組互作規律

蜱是專性吸血的節肢動物,作為重要的病原媒介,能夠將多種細菌、病毒和寄生蟲病原體傳播給人類和動物,對公共衛生構成嚴重威脅。隨著蜱地理分布範圍的擴大和全球傳播趨勢的加劇,以及地方性和新發蜱傳疾病的流行率不斷上升,蜱傳疾病已引發全球範圍內的廣泛關注。已有研究表明蜱所攜帶的微生物高度複雜且種間微生物組多樣性差異顯著,生態地理因素與蜱遺傳變異可能共同影響蜱傳病原體分布。為係統性挖掘蜱微生物組分布規律及其環境影響因素、尋找蜱傳病原傳播規律,當前亟需涵蓋不同蜱屬蜱種、不同生態區域、不同寄生狀態等其他關鍵生態特征的樣本進行係統性研究。 

2025年9月23日,必威精装版app西汉姆联 趙方慶團隊與軍事醫學研究院曹務春/賈娜團隊、中國農業大學王金鋒團隊合作在Nature Microbiology在線發表了題為Genome-resolved metagenomics reveals microbiome diversity across 48 tick species的研究工作。通過大尺度係統性采樣,獲得了覆蓋中國大陸31個行政省份,囊括8個蜱屬、48種蜱的超過16,000份樣本,經過混合樣本的二代短讀長和三代長讀長測序和對應的深度基因組分析與病原解析,確定了蜱基因組特征及相關病原體和微生物組成及其影響因素和二者間的關聯關係,為探究“蜱–微生物-環境”互作提供了重要資源,為製定控製蜱傳疾病的傳播策略奠定了基礎。

本研究通過係統性的生物信息學分析共獲得7,783個中等質量以上(完整度≥50%,汙染率≤10%)的宏基因組組裝基因組(MAGs)。基於MAGs間平均核苷酸相似性,並用篩選其中質量最高的MAG作為代表,共獲得1,373個代表性宏基因組組裝基因組(rMAG),其中約2/3被初步歸類為未定義物種。通過分析不同蜱屬、蜱種及地理區域間攜帶的差異,識別到蜱微生物組的蜱種特異性與區域特異性。

為進一步探究影響蜱微生物組的因素,研究團隊以蜱微生物組的豐度為基礎進行分類,共識別出五種不同的蜱微生物組生態型。每個生態型均由特定的細菌主導,生態型之間呈現出巨大的多樣性差異。環境因子中濕度和溫度對蜱微生物組產生了最為重要的影響,同時在不同生態型中存在類似的環境因素影響模式,這表明了不同生態型的蜱微生物組可能受到相同因素的塑造。通過進一步評估生態型與蜱種、宿主動物及地域與蜱微生物組生態型之間的關聯,發現了立克次氏體主導的生態型與特定蜱種及其在中國東北和內蒙古–新疆地區的自由生活狀態顯著相關,凸顯自由生活狀態在其生態型形成中的關鍵作用。通過隨機森林模型分析進一步證實了蜱種和宿主動物對微生物組組成的影響關聯。

研究團隊驗證了線粒體基因組多樣性與微生物組相似性之間的關聯,據此推測蜱基因型與其微生物組之間存在潛在關聯。為進一步驗證這一假設,研究團隊微生物組全基因組關聯分析,在多個蜱種中檢測到與病原體豐度顯著相關的高可信度單核苷酸多態性,包括19個長角血蜱SNPs,涉及其第4號染色體上M13家族肽酶基因;19個微小扇頭蜱SNPs,涉及類血清素受體蛋白基因,與5-羥色胺信號通路有關;31個森林革蜱SNPs,涉及幼蟲激素酸甲基轉移酶相關基因。通過跨物種的功能分析,上述SNPs所涉及基因參與發育、代謝、定位、細胞過程、生殖和應激反應等多種重要生物學過程。

綜上所述,研究團隊構建了一個覆蓋中國大陸所有省、市、自治區的“蜱–微生物-環境”數據庫。係統解析了生態地理因素對蜱微生物組的影響,精準鑒定出多種潛在致病微生物物種,並深入揭示了蜱基因組多樣性與病原體之間的關聯機製。該研究深化了對蜱、微生物及病原體間複雜互作關係的理解,為未來蜱媒傳染病的精準監測和風險預警提供了重要科學依據,對製定有針對性的蜱防控策略具有積極指導意義。

軍事醫學研究院曹務春/賈娜研究員、中國科學院動物所趙方慶研究員、中國農業大學王金鋒教授為本研究的通訊作者。該研究受到國家自然科學基金、國家重點研發計劃項目支持。

  原文鏈接:https://doi.org/10.1038/s41564-025-02119-z

圖1. 環境對蜱微生物組影響的模型

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