《Pathogens》：Diseases Caused by Parasites with Invertebrate Hosts in China: Burden and Trends of Leishmaniasis and Schistosomiasis
Cun-Chen Wang,
Shu-Jing Wang,
Rui Han,
Gui-Zhi Xu,
Hai-Ting Zhang,
Xin-Xue Zhu,
Qi-Long Wu,
Yi-Xue Zhao,
Yu-Jie Zhou and
Sheng-Qun Deng
+ 2 authors
编辑推荐：
本文介绍了一项针对托斯卡纳病毒（TOSV）基因组监测的前沿研究。为解决该病毒分子流行病学数据不足的问题，研究人员利用宏基因组二代测序（mNGS）技术，对2022-2025年间意大利中北部地区的34株TOSV分离株（包括人源和沙蝇源）进行了全面系统发育与基因型分析。研究确认意大利中北部地区稳定传播TOSV谱系A，并首次揭示托斯卡纳地区存在独特的、遗传多样性更低的本地传播（p<0.05）。该工作证明了mNGS是有效的病毒基因组监测工具，其结果将为精准公共卫生策略（如沙蝇控制）提供关键信息。
托斯卡纳病毒（TOSV）是一种主要通过白蛉传播的节肢动物传播病毒，是地中海国家夏季无菌性脑膜炎的主要病因之一。尽管其流行病学意义重大，但关于其在意大利循环毒株的最新基因组数据仍然有限。为了填补这一知识空白，一项发表于《Pathogens》杂志的研究对意大利中北部地区2022至2025年间收集的TOSV分离株进行了系统的基因测序与分析，揭示了病毒在本地区的传播模式与进化规律。
该研究主要整合运用了几项关键技术。首先，研究人员从意大利不同地区的临床样本（脑脊液、血浆等）和沙蝇匀浆中分离获得了34株TOSV毒株。其次，他们采用宏基因组下一代测序（mNGS）结合Illumina公司的靶向富集技术，对这些分离株进行了全面的基因组测序，平均覆盖率约90%，测序深度达250X。最后，利用生物信息学工具，包括MUSCLE算法进行序列比对和最大似然法构建系统发育树，对获得的全基因组数据进行了深入的分子流行病学和进化动力学分析。其中，还通过SLAC等方法计算了非同义/同义替换率（dN/dS），以评估选择压力。
3. 结果
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系统发育分析确认谱系A为主导谱系：通过对病毒基因组的小（S）和中（M）片段进行详细的系统发育分析，发现所有34个被分析的TOSV分离株都聚集在谱系A内部或其附近，没有与谱系B参考序列聚类的样本。这表明在2022-2025年的研究期间，意大利中北部地区稳定传播的是TOSV谱系A，谱系B可能未在当地流行。
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谱系内部遗传多样性有限：无论是S还是M片段构建的系统发育树，大部分内部节点都显示出较高的自展支持值，且末端分支较短，这暗示了病毒株之间具有较近的共同祖先，谱系内遗传多样性有限，反映了近期、持续的本地传播，而非多次独立引入。
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基因组存在选择压力与突变：进化选择分析显示，S片段（ω = 0.02）和M片段（ω = 0.48）的dN/dS比值均小于1，表明两个片段都受到了负向选择压力的作用，尤其是在S片段的核蛋白区域，这对于病毒复制和核糖核蛋白复合体的组装至关重要。突变分析在S片段和M片段中分别识别出73个和138个核苷酸突变位点，并对应产生了7个（S蛋白）和9个（M蛋白）的非同义突变。其中，S片段的NSs蛋白和M片段的NSm蛋白中各有两个突变被预测为可能破坏蛋白结构的错义替换。
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托斯卡纳地区存在区室化的本地传播：通过按地理来源比较成对进化距离，研究发现来自意大利托斯卡纳地区（锡耶纳）的病毒株形成了一个遗传上独特的、高度支持度（自展支持值95%）的分支。更重要的是，托斯卡纳地区内部毒株之间的遗传距离显著低于其与其他地区（如艾米利亚-罗马涅、伦巴第、威尼托）毒株间的距离。这一数据明确表明，在托斯卡纳地区存在一种遗传上更为局限、区室化的本地传播，与外部区域的病毒交换可能相对有限。
4. 讨论
研究的讨论部分首先重申了Toscana病毒作为地中海地区夏季中枢神经系统感染重要病原体的地位，并强调了在意大利乃至整个地中海盆地持续监测的重要性。本研究的核心发现包括：
首先，基因组测序分析稳定地确认了谱系A是意大利中北部地区的主导传播谱系，这与历史上谱系A与意大利相关的描述一致，表明近年来该地区的TOSV流行病学状况相对稳定。
其次，研究发现托斯卡纳地区的病毒株遗传多样性显著低于其他地区，呈现出一种“区室化”的传播模式。这意味着该地区的TOSV传播网络可能相对封闭，或者在生态、宿主或传播动力学上存在地区性差异，这对理解病毒的地理扩散规律和制定针对性的防控策略有重要启示。
再者，对病毒基因组的进化分析揭示了S和M片段普遍存在负向选择压力，这解释了为何观察到的非同义突变数量相对有限。尽管如此，已识别的特定非同义突变可能对病毒的适应性、抗原性或媒介传播能力产生潜在影响，值得未来通过功能实验进一步验证。
研究也指出了本工作的局限性，例如未能对所有原始临床样本直接进行全基因组测序（部分样本因体积不足或缺乏知情同意，只能先进行细胞培养分离），以及样本的地理覆盖范围相对有限，可能低估了其他谱系（如谱系B或C）的存在。此外，由于测序覆盖度问题，大片段（L segment）未被纳入系统发育分析。
结论与意义
这项研究通过应用先进的宏基因组二代测序（mNGS）技术，对意大利中北部地区近年来的Toscana病毒进行了深入的基因组监测，提供了该病毒分子流行病学和进化动力学的关键更新数据。研究首次以高分辨率基因组数据证实了托斯卡纳地区存在独特的、区室化的本地传播，为理解病毒在局部生态位中的持续循环提供了新视角。同时，研究再次验证了谱系A在意大利的稳定主导地位，并观察到病毒基因组整体受到负向选择压力。
该研究的重要意义在于证明了mNGS是一种强大且高效的病毒基因组监测工具，能够直接从临床和媒介样本中获得高分辨率的遗传信息，从而克服了传统方法（如靶向PCR）的局限性。将这种基因组监测数据与传统的流行病学和临床信息相结合，可以更有效地识别病毒变异，追踪传播链，并为制定精准的公共卫生干预措施（例如，在高传播风险的地区靶向控制沙蝇媒介）提供科学依据，从而更好地应对Toscana病毒这一持续存在的公共卫生威胁。
