监测环境水源中的传染病威胁
传染性水传播疾病可通过接触土壤、污水和受感染的动物而污染的饮用水传播,对供水安全构成严重威胁。全球气候变化增加了暴发的风险,因为较高的温度可促进病原体及其传播媒介的生长,并增加接触受污染水源的可能性。
钩端螺旋体病是一种水媒疾病引起的钩端螺旋体这些细菌可以引起肾脏损伤、脑膜炎、肝衰竭、呼吸困难,甚至死亡。它通过接触携带这些细菌的动物的尿液或被受感染动物的尿液污染的环境样本而感染人类。虽然钩端螺旋体病分布在世界各地,但它特别影响热带和亚热带气候的国家(Taniguchi和Póvoa 2019)。这种疾病在气候灾难期间很容易传播,极端天气是一个高风险因素,2017年飓风玛丽亚(Maria)后波多黎各爆发的钩端螺旋体病就是一个例子。
一种监测…存在的有效方法钩端螺旋体环境中的细菌是预防和控制钩端螺旋体病暴发的关键。由于这种疾病可以通过污染水源的受感染动物传播,因此有必要对来自各种动物和水源的样本进行分析,以确定感染源。在接下来的研究中,研究人员利用多重PCR的力量,开发了一种可以准确区分的分析方法钩端螺旋体来自其他物种的细菌,足够强大,从含有pcr抑制污染物的环境样品中提供准确的结果。
追踪传染源
日本冲绳的一个研究小组(Sato等人2019年)试图开发新的工具来系统地进行检测钩端螺旋体以防止人类感染。这个小组研究了细菌生态系统钩端螺旋体在生物膜形成过程中,研究哪些动物是将这些病原体传播给人类的潜在宿主。
研究人员从日本一个已知的流行地区的环境水样中筛选rRNA特异性靶标钩端螺旋体以及附近的动物。他们采用多重PCR分析豆类Taq交货HS DNA聚合酶利用16S rRNA靶点检测细菌,他们通过NGS (Illumina MiSeq®平台)对其进行分析。使用了类似的程序PrimeSTAR HS DNA聚合酶检测同一环境样本中脊椎动物的12S rRNA,以了解哪些脊椎动物更可能窝藏钩端螺旋体(图1)某些动物的存在,特别是公猪和鳗鱼,似乎与高水平的钩端螺旋体,显示了病原体和携带者之间的潜在联系。他们能够绘制出有助于传播致病性的主要细菌(12种菌株)之间的相关性钩端螺旋体以及这些细菌的主要宿主动物(10种)。在这项研究中使用的多重PCR方法是帮助确定如何使用的有力工具钩端螺旋体通过展示环境如何影响这种病原体的发展,以及它如何与宿主/携带者相互作用,就可以发生疫情。除了更好地理解这一现象,这些发现还有助于开发一种系统,更好地预测人类感染风险。
![基于两步尾PCR的元编码测序文库制备方法](http://www.yamajr.com/areas-of-interest/pathogen-detection/images/900-Special_Topics/910-BioView_Blog/OO-OutsideResources/41598_2019_42978_Fig2.jpg)
图1所示。基于两步尾PCR的元编码测序文库制备过程的示意图。第一步采用多重PCR钩端螺旋体和细菌检测。脊椎动物线粒体12S rRNA测序程序与Miya et al. 2015基本相同,但略有修改。图片和标题改编自Sato等人2019年在a下使用知识共享署名4.0国际许可.
为什么聚合酶是首选的研究工具
这项研究强调了Takara的使用Taq交货HS和PrimeSTAR HS DNA聚合酶用于检测环境水样中的细菌,由于存在聚合酶链反应抑制污染物,通常很难处理。它证明了这两种酶对具有挑战性的样品进行DNA扩增的稳健性。由于筛选分析可以帮助预防气候危机引发的健康灾难,由于气候变化,气候危机发生的频率和严重性都更高,因此拥有可靠的试剂为这些分析提供动力,对于提前应对未来的疫情至关重要。
参考文献
- 在波多黎各发现的致命细菌疾病的高流行率。耶鲁大学医学院。可以在:https://medicine.yale.edu/news-article/20887/
- 钩端螺旋体病|疾控中心。可以在:https://www.cdc.gov/leptospirosis/index.html
- 米亚,M。et al。MiFish,一套用于鱼类环境DNA元编码的通用PCR引物:对230多种亚热带海洋物种的检测。r . Soc。开放的科学。2,(2015)。可以在:https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/26587265/
- 佐藤,Y。et al。环境DNA元编码检测病原钩端螺旋体以及日本钩端螺旋体病流行地区的相关生物。科学。代表。9,1 - 11(2019)。可以在:https://www.nature.com/articles/s41598-019-42978-1
- 钩端螺旋体病:一种被遗忘的疾病。重症监护医学。45岁的1816 - 1818(2019)。可以在:https://link.springer.com/article/10.1007/s00134-019-05839-z
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