DNA测序和大数据为寻找新病毒开辟了新的前沿

发现新病毒在历史上一直偏向于表现出疾病症状的人和动物 - 如咳嗽，发烧或皮肤水疱。但是以这种方式发现病毒有两个挑战。首先，它只是识别导致它的传染性病毒的漫长而艰苦的过程的开始。第二个更重要的原因是它遗漏了可能因其他物种传播而可能出现的潜在致命病毒，而这些病毒没有任何明显的感染迹象。

艾滋病毒或埃博拉就是这方面的例子。两者都会造成人类伤害，但在他们的本土宿主中却没有被注意到 - 在艾滋病毒的情况下猴子和黑猩猩，以及可能用于埃博拉病毒的蝙蝠。

一种可能的解决方案是使用DNA测序。最近技术的出现使测序DNA变得更快，更便宜。这意味着公共基因组数据库现在有数PB的DNA序列数据可以提供数PB(数PB为100万千兆字节)。这种所谓的下一代测序也催生了宏基因组学，科学家们可以挖出一些污垢(或其他任何东西)，并对其中的所有物质进行排序。

这意味着科学家现在可以使用DNA测序发现新的病毒。神奇的是，他们甚至不必知道病毒是什么样的，或者它是否会导致疾病。这种粒度水平意味着科学家们可以检测出微小的病毒DNA，这些DNA恰好存在于宿主的血液或组织样本中。

许多科学家对动物或植物的DNA进行测序，将这种病毒DNA视为一种滋扰 - 流氓污染物，需要从DNA测序结果中过滤掉。

但我们采取了不同的看法。如果病毒DNA错过了机会怎么办?因此，我们开始测试大量在线DNA数据库可以用作发现病毒的资源的想法 - 即使没有为此目的明确收集数据。

在我们的研究中，我们检查了50种鱼的基因组和15种鱼类中未发现的病毒DNA，包括大西洋鲑鱼和虹鳟鱼。我们通过应用数据挖掘方法来做到这一点。我们的目的是确定感染鱼类的一组疱疹病毒 - alloherpesviruses的新成员。

我们的研究结果揭示了鱼类中这些病毒的全新理解前沿。迄今为止，尽管水产养殖业大量增长，并且新出现的传染病可能造成潜在的危害，但迄今为止只发现了少数。这包括经济损失，对食物供应链的威胁以及对野外鱼类的危害。

尚未见到在15种不同的鱼中鉴定的任何病毒序列是否能够形成感染性病毒颗粒，或者它们是否会引起疾病。但这是一个开始。已经知道这些潜在病原体的基因组序列的主要优点是它们可用于帮助鉴定疾病的原因。

新的病毒家族

我们的方法的关键是将进化生物学与用于分析大量DNA序列数据的技术相结合。这一策略来自于古代病理学的新领域- 对病毒的研究已经整合到宿主的DNA中，有时甚至是数百万年前。

我们在2014年的一项研究中首次发现了使用这种方法的潜力。我们在菲律宾眼镜猴中寻找古老的病毒，发现了两种现代病毒以及古老的疱疹病毒。我们意识到该技术可以应用于发现新病毒。

在我们最新的研究中，我们建立了寻找新型alloherpesviruses的技术。事实上，我们找到了比我们讨价还价更多的东西。我们发现了一系列不同寻常的病毒，而不是新的alloherpesviruses，甚至可能是与alloherpesviruses相关的新病毒家族。

为了确认这不仅仅是实验室污染物或数据处理错误，我们访问了当地超市和寿司店以获取额外样品。实验室工作证实，碎片也存在于商业样品中。

识别疾病

使用这种方法识别新病毒尚不常见。但是我们的研究证明了我们已有的数据的价值。

我们的知识仍然存在差距：例如，在15种不同的鱼中能够形成感染性病毒颗粒的任何病毒序列是什么?它们会导致疾病吗?

尽管我们还不能回答这些问题，但了解这些病毒有两个原因：第一，我们现在知道一系列可能对渔业有用的新病毒。其次，虽然传染性病毒甚至可能不会在其天然寄主鱼中引起疾病​​，但存在跨物种传播给其他物种的风险。随着养殖渔业的持续增长，有可能转移到其他养殖鱼类或野生种群。然而，传播给人类的风险要低得多。

除了这项研究，我们还可以捕获各种不同物种的新病毒。一种策略可能是从我们已经知道有罪传染病的罪犯开始。例如，蝙蝠和啮齿动物因其似乎对其具有免疫力的传染病储备而臭名昭着。蚊子等昆虫也是危害人类的病毒性疾病(如寨卡病毒)的携带者。

现在，这种开发使我们有可能在下一次爆发之前应用我们的方法来发现其他病毒。