研究发现蜱–病原体–微生物组互作规律

蜱作为病原媒介，能够将多种细菌、病毒和寄生虫病原体传播给人类和动物。有研究发现，蜱携带的微生物高度复杂且种间微生物组多样性差异显著，生态地理因素与蜱遗传变异可能共同影响蜱传病原体分布。为挖掘蜱微生物组分布规律及其环境影响因素、寻找蜱传病原传播规律，需要对不同蜱属蜱种、不同生态区域、不同寄生状态等其他关键生态特征的样本开展研究。 

近日，中国科学院动物研究所赵方庆团队，联合军事医学研究院曹务春与贾娜团队、中国农业大学王金锋团队，通过大尺度系统性采样，获得了覆盖中国大陆31个行政省份，囊括8个蜱属、48种蜱超过16000份样本，经过混合样本的二代短读长和三代长读长测序，以及对应的深度基因组分析与病原解析，确定蜱基因组特征、相关病原体和微生物组成及其影响因素与二者间的关联，为探讨“蜱–微生物-环境”互作提供了重要资源，并为制定控制蜱传疾病的传播策略奠定了基础。

该研究通过生物信息学分析，获得7783个中等质量以上的宏基因组组装基因组（MAGs）。基于MAGs间平均核苷酸相似性，并以质量最高的MAG为代表，研究获得1373个代表性宏基因组组装基因组。其中，约2/3被初步归类为未定义物种。研究分析不同蜱属、蜱种及地理区域间携带的差异，识别出蜱微生物组的蜱种特异性与区域特异性。

为剖析影响蜱微生物组的因素，该研究以蜱微生物组丰度为基础进行分类，识别出5种蜱微生物组生态型。每个生态型均由特定细菌主导，生态型之间呈现出多样性差异。湿度和温度等环境因子对蜱微生物组产生了重要影响，并在不同生态型中存在类似的环境因素影响模式，表明不同生态型的蜱微生物组可能受到相同因素的塑造。研究进一步评估生态型与蜱种、宿主动物及地域与蜱微生物组生态型之间的关联发现，立克次氏体主导的生态型与特定蜱种及其在中国东北和内蒙古–新疆地区的自由生活状态相关，凸显自由生活状态在其生态型形成中的作用。同时，随机森林模型分析证实，蜱种和宿主动物对微生物组组成的影响关联。

该研究验证了线粒体基因组多样性与微生物组相似性之间的关联，推测蜱基因型与其微生物组之间存在潜在关联。为验证这一假设，研究通过微生物组全基因组关联分析，在多个蜱种中检测到与病原体丰度相关的高可信度单核苷酸多态性，包括19个长角血蜱SNPs（涉及其第4号染色体上M13家族肽酶基因）、19个微小扇头蜱SNPs（涉及类血清素受体蛋白基因，与5-羟色胺信号通路相关）、31个森林革蜱SNPs（涉及幼虫激素酸甲基转移酶相关基因）。跨物种功能分析发现，上述SNPs涉及基因参与发育、代谢、定位、细胞过程、生殖和应激反应等重要生物学过程。

研究团队构建出覆盖中国大陆所有省、市、自治区的“蜱–微生物-环境”数据库，解析了生态地理因素对蜱微生物组的影响，鉴定出多种潜在致病微生物物种，揭示了蜱基因组多样性与病原体之间的关联机制。这深化了科研人员对蜱、微生物及病原体间复杂互作关系的认知，为未来蜱媒传染病的精准监测和风险预警提供了科学依据，对制定有针对性的蜱防控策略具有指导意义。

9月23日，相关研究成果在线发表在《自然-微生物学》（Nature Microbiology）上。研究工作得到国家自然科学基金和国家重点研发计划的支持。

论文链接

环境对蜱微生物组影响的模型