科學家在「一次性」DNA中發現未知病毒

一個偶然的發現開闢了一種尋找未知病毒的新方法。

在發表在《病毒進化》雜誌上的研究中，來自牛津大學動物學系的科學家們透露，下一代測序及其相關的在線DNA資料庫可以被用於病毒發現領域。他們已經開發出了一種演算法，可以從在魚類血液或組織樣本中發現的病毒中檢測出DNA，並可以用於識別一系列不同物種的病毒。

圖片：CC0 Public Domain

下一代測序技術革新了基因組學研究，目前用於研究和理解遺傳物質。它可以讓科學家從一個DNA片段收集大量的數據，然後將其整理成巨大的、在線的、可公開訪問的基因組資料庫。

牛津大學動物學系的研究助理Dr Aris Katzourakis和Amr Aswad博士，最初是偶然發現了這個資料庫的新用途。在靈長類動物身上尋找一種古老的皰疹病毒時，他們發現了兩種新的無證病毒的證據。

在偶然發現的刺激下，他們開始探索是否能有意地達到同樣的結果。在另一項發現新型魚感染皰疹病毒的項目中，他們使用這項技術檢測了50多個魚類的基因組，以識別病毒DNA。果然除了他們所期待的皰疹病毒之外，研究人員還發現了一種不同尋常的病毒，甚至可能是一個新的病毒家族。這些特徵被發現散落在15種不同魚類的碎片中，包括大西洋鮭魚和虹鱒魚。

數字插圖皰疹病毒在3d數字背景。圖片來源：Shutterstock

為了證實病毒的證據不只是偶然的，或者是數據處理錯誤，他們測試了來自當地超市和壽司餐廳的額外樣本。在購買的樣品中發現了同樣的病毒片段。研究報告的作者來自牛津大學動物學系的Aris Katzourakis博士說：在鮭魚的基因組中，我們發現了一個完整而獨立的病毒基因組，以及幾十個病毒DNA片段，這些DNA片段已經整合到魚的DNA中。

我們從最近的研究中得知，病毒可以整合到宿主的基因組中，有時還會在宿主體內存留數百萬年。在這種情況下看起來病毒可能已經獲得了通過從鮭魚本身中竊取基因來整合的能力，這解釋了它在鮭魚基因組中如此廣泛的傳播。

這項研究成功的關鍵在於其跨學科的方法，結合了兩個領域的技術:進化生物學和基因組學。這些都是古病毒學新領域的核心——對古代病毒的研究，這些病毒將它們的DNA與宿主的DNA整合在一起，有時甚至是數百萬年前。每一種技術都被用來分析大量的DNA序列數據。

牛津大學動物學系和聖希爾達學院的合作者和研究助理Amr Aswad博士說：從歷史上看，發現新病毒一直偏向於那些表現出疾病癥狀的人和動物。但是我們的研究表明下一代DNA測序在病毒識別中是多麼有用。在許多人看來黑猩猩或獵鷹(falcon)的數據是令人討厭的，而且是一種需要從結果中過濾出來的難以處理的污染物。但我們認為這是一個等待被開發的機會，因為它們可能包括值得研究的新型病毒——正如我們在我們的研究中發現的那樣。我們可能會扔掉非常有價值的數據。

從歷史上看發現新病毒並非易事，細胞不能自行生長，因此必須在實驗室培養，然後才能進行分析，這需要幾個月的時間。但牛津大學的研究為未來提供了一個巨大的機會。除了這項研究之外，這種方法還可以用於識別一系列不同物種的病毒，特別是那些已知的能夠傳播傳染性疾病的病毒。

例如蝙蝠和嚙齒類動物是臭名昭著的傳染病攜帶者，它們似乎對這種疾病免疫。像蚊子這樣的昆蟲也是危害人類的病毒性疾病的攜帶者，比如寨卡病毒。如果有效地應用該方法，可以在病毒爆發之前發現其他病毒。

DNA雙螺旋藝術圖。圖片版權：Shutterstock

Katzourakis博士補充道：與傳統的病毒學方法相比，這項技術的真正優勢在於發現的速度，以及對識別患病個體的依賴性的缺乏，收集到的病毒數據可能會被丟棄，是尋找致病和良性病毒的唯一資源，否則這些病毒將一直未被發現。

研究小組下一步將開始確定病毒的影響，以及它們是否對疾病或商業養魚有長期的影響。在這種情況下感染病毒可能不會導致其自然宿主的疾病——在這種情況下在養殖魚類或野生種群中存在跨物種傳播的風險。

來源：牛津大學

編譯：雙螺旋

審校：博科園

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