未知病原严重急性呼吸道感染病人呼吸道微生物组学分析

With the acceleration of urbanization, the floating population is increasing rapidly and infectious respiratory diseases are spreading around the world faster than ever. In recent years there was a marked increase in cases suspecting of being infected by unknown pathogen in hospital. Emerging infectious diseases, zoonotic pathogens and drug-resistant bacteria are thought to be related to the unknown pathogen infection. The rapid development of high-throughput sequencing and its application in clinical make it possible to detect all the pathogenic microorganisms in respiratory tract once, including unknown pathogen. The applicant previously succeeded accomplishing virome analysis of respiratory samples from children with severe acute respiratory infection. Based on the preliminary study, we are planning to collect respiratory samples from inpatients with unknown pathogen infections in South China and make comprehensive microbiome analysis, including virus, bacteria and fungi. The purpose of this research was to understand the variation characteristics of unknown pathogen population of inpatients with severe acute respiratory infection.

随着城市人口流动日益增多，呼吸道感染相关病原传播加速，严重急性呼吸道感染病因越来越复杂化，未知病原感染病例日益增多。其中新发病毒的频繁出现，动物病毒的跨物种传播和细菌耐药性的不断增强使得传统的微生物检测方法及结果分析面临巨大挑战。而近年来随着高通量测序在临床上的迅速应用，使得临床病人未知病原检测、分析成为可能。申请人前期成功建立了呼吸道样品深度测序平台并阐明了北京市严重急性呼吸道感染儿童的病毒群落特征。在此基础上课题组将继续采集华南地区不明原因严重急性呼吸道感染病例呼吸道样品，分析其呼吸道微生物组学特征，主要包括病毒、细菌和真菌的种类、亚型、变异，以及可能出现的未知病原鉴定，了解华南地区未知病原呼吸道感染的主要病群体。

项目背景：随着城市人口流动日益增多，呼吸道相关病原传播加快。严重急性呼吸道感染病因越来越复杂化，未知病原感染病例日益增多。其中新发病毒的频繁出现，本研究在前期已建立的呼吸道病原体测序分析平台基础上，继续采集华南地区不明原因严重急性呼吸道感染病例呼吸道样品，分析其呼吸道微生物组学特征以及可能出现的未知病原鉴定。.主要研究内容：完成临床样品的采集及病原筛查，包括住院儿童呼吸道样品及特殊高致病性冠状病毒MERS患者样品采集，整理临床资料并完成样品处理、核酸提取、深度测序及后期分析。建立针对住院严重呼吸道感染病人呼吸道样品的微生物组学检测、分析平台。比较分析不同病人的微生物群落组成异同，确定“未知病原呼吸道感染”群体的致病原，及时发现新发突发传染病源，为医生的治疗提供参考数据。.重要结果：通过呼吸道样品微生物组学分析发现多个呼吸道相关致病原，包括HCoV-NL63新亚型，HCoV-229E, HCoV-HKU1，HCoV-OC43, RSV, AdV, IAV,IBV等，获得常规冠状病毒等基因组数据上传NCBI数据库。完成特殊呼吸道病毒的全基因组分析，包括冠状病毒NL63新亚型的发现、全基因组、各基因进化分析，基因重组分析，时间相关进化分析，SNP比较分析等，发现冠状病毒NL63新亚型具有更强的细胞入侵能力；完成高致病性冠状病毒MERS-CoV病人样品的处理，并成功进行后期病毒的分离，获得我国首例（也是目前唯一）中东呼吸综合征冠状病毒毒株ChinaGD01。该种毒资源的获得为后期疫苗和治疗药物开发奠定了基础，同时致病性研究发现该毒株在致病性方面比参考毒株EMC/2012更强，对防控要求更严格。.科学意义：住院儿童呼吸道病原体筛查为临床医师的治疗和用药方案提供的参考依据；冠状病毒新亚型NL63的发现为未来可能出现的新疫情提供了可能性，提示疫情的防控需要纳入常规冠状病毒的变异毒株。中东呼吸综合征冠状病毒（MERS-CoV）中国毒株ChinaGD01毒株的分离和致病性分析填补了我国在高致病性冠状病毒方面的种毒资源缺陷空白，同时为未来MERS疫情的防控提出了重要指导。