泛在隐孢子虫的种内宿主适应性和地理隔离性研究

Cryptosporidium spp. are important pathogens in humans and animals. The recently established new species, Cryptosporidium ubiquitum, has a broad host range and wide geographical distribution, having been found worldwide in humans and many mammals. In recent years, it is emerging as a major zoonotic species in humans. Thus far, its transmission among host species and dissemination in different geographical areas are unclear, largely because of a lack of subtyping markers and tools. In this project, we will sequence the whole genome of one C. ubiquitum isolate. The sequence data will be screened for likely polymorphic markers to develop a multilocus sequence typing (MLST) tool, which will be used to characterize C. ubiquitum specimens from humans, various animals, and drinking source water in different geographic locations. Finally, host adapted or geographically segregated sub-populations of C. ubiquitum will be identified using population genetic analyses of the MLST data. The overall goal is to understand the transmission dynamics of C. ubiquitum among different hosts and in various geographical areas, public health significance of host-adapted sub-populations, and source of C. ubiquitum infections in humans. This would improve our understanding of the transmission of zoonotic cryptosporidiosis. The MLST tool established in this research can also be used in tracking infection and contamination sources and investigating outbreaks of C. ubiquitum infection.

隐孢子虫是重要的人兽共患寄生虫病原，该属内新近被命名的一个虫种- - 泛在隐孢子虫，可以感染人和多种哺乳动物，在世界范围内广泛分布，并逐渐成为隐孢子虫属的一个新发人兽共患虫种而威胁人类健康。但目前对其在人与动物之间的传播规律和世界范围的迁移特点一无所知，主要原因是缺乏区分种内亚群体的有效手段。本项目拟开展以下工作：(1) 首次对泛在隐孢子虫进行全基因组测序；(2) 基于测序结果，搜寻多态性特征遗传标记，建立高分辨率的多位点序列分型方法（MLST）；(3) 运用MLST分析来自不同国家、不同宿主来源的泛在隐孢子虫分离株，根据其宿主种类和来源地，鉴定具有宿主适应性或地理隔离性的亚群体，确定宿主间传播可能性及不同亚群体的公卫意义。旨在了解泛在隐孢子虫的传播规律和迁移特点，为阐明其人兽共患遗传机制提供指导。所建立的高分辨率MLST，也可用于隐孢子虫感染或污染源追踪及疾病暴发调查。

隐孢子虫是重要的人兽共患寄生虫病原，该属内新近被命名的一个虫种——泛在隐孢子虫，可以感染人和多种哺乳动物，在世界范围内广泛分布，并逐渐成为隐孢子虫属的一个新发人兽共患虫种而威胁人类健康。但目前对其在人与动物之间的传播规律和世界范围的迁移特点一无所知，主要原因是缺乏区分种内亚群体的有效手段。因此本项目开展以下研究内容：(1) 首次对泛在隐孢子虫进行全基因组测序，获得覆盖率达98.47%的泛在隐孢子虫基因组序列；(2) 通过同源序列比对和全基因组扫描，选出17个备选的多态性特征遗传标记，根据是否能够成功扩增和PCR产物是否能测序成功，最终选出6个多态性位点用于建立泛在隐孢子虫的多位点序列分型方法（MLST）；(3) 对所获得的MLST序列结果进行Neighbor-joining聚类分析，对分别来自于人、动物和环境样品的泛在隐孢子虫分离株进行亚群体区分，共鉴定到6个具有一定宿主适应性和地理隔离性的亚群体XIIa-XIIf。发现XIIa亚群体在世界各地的分布与羊的驯化扩散史一致，因此其传播与迁移与养羊业密切相关，而且XIIa在全球人群中的分布也存在一定的地理隔离性；(4) 群体遗传结构分析表明，来自于反刍类动物的XIIa亚群体具有克隆性结构，可能来源于同一祖先，而来自于啮齿类和野生动物的XIIb-XIId亚群体则在进化上关系密切，可能来源于长期进化中的遗传重组。以上研究结果初步阐明了泛在隐孢子虫的群体遗传结构以及传播规律和迁移特点，为阐明其人兽共患遗传机制提供指导。同时所建立的高分辨力的MLST分型方法，可以有效应用于隐孢子虫的溯源追踪和传播动态分析。依据以上研究成果共发表4篇高质量SCI论文，分别发表在传染病领域顶尖期刊Emerging Infectious Diseases和寄生虫领域权威期刊BMC Genomics、Parasites & Vectors和Infection Genetics and Evolution。