The EmsB tandemly repeated multilocus microsatellite: a new tool to investigate genetic diversity of Echinococcus granulosus sensu lato

EmsB 串联重复多位点微卫星:研究细粒棘球绦虫遗传多样性的新工具

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作者:S Maillard, B Gottstein, K L Haag, S Ma, I Colovic, M C Benchikh-Elfegoun, J Knapp, R Piarroux

Abstract

Cystic echinococcosis (CE) is a widespread and severe zoonotic disease caused by infection with the larval stage of the eucestode Echinococcus granulosus sensu lato. The polymorphism exhibited by nuclear and mitochondrial markers conventionally used for the genotyping of different parasite species and strains does not reach the level necessary for the identification of genetic variants linked to restricted geographical areas. EmsB is a tandemly repeated multilocus microsatellite that proved its usefulness for the study of genetic polymorphisms within the species E. multilocularis, the causative agent of alveolar echinococcosis. In the present study, EmsB was used to characterize E. granulosus sensu lato samples collected from different host species (sheep, cattle, dromedaries, dogs, and human patients) originating from six different countries (Algeria, Mauritania, Romania, Serbia, Brazil, and the People's Republic of China). The conventional mitochondrial cox1 and nad1 markers identified genotypes G1, G3, G5, G6, and G7, which are clustered into three groups corresponding to the species E. granulosus sensu stricto, E. ortleppi, and E. canadensis. With the same samples, EmsB provided a higher degree of genetic discrimination and identified variations that correlated with the relatively small-scale geographic origins of the samples. In addition, one of the Brazilian single hydatid cysts presented a hybrid genotypic profile that suggested genetic exchanges between E. granulosus sensu stricto and E. ortleppi. In summary, the EmsB microsatellite exhibits an interesting potential for the elaboration of a detailed map of the distribution of genetic variants and therefore for the determination and tracking of the source of CE.

文献解析

1. 文献背景信息  
  标题/作者/期刊/年份  
  “The EmsB tandemly repeated multilocus microsatellite: a new tool to investigate genetic diversity of Echinococcus granulosus sensu lato”  
  Maillard S 等,Journal of Clinical Microbiology,2009-11(IF≈6.1,ASM 旗舰)。  

 

  研究领域与背景  
  细粒棘球蚴病(CE)是一种全球性人畜共患寄生虫病,传统 mtDNA(cox1、nad1)标记分辨率不足以区分与地理微环境相关的遗传变异,影响溯源与控制策略。  

 

  研究动机  
  填补“高分辨率、多位点微卫星标记在 E. granulosus s.l. 群体遗传学中的应用”空白,以实现对遗传株系与地理来源的精细追踪。

 

2. 研究问题与假设  
  核心问题  
  如何利用 EmsB 微卫星在多位点水平精细解析 E. granulosus s.l. 的遗传多样性并关联其地理分布?  

 

  假设  
  EmsB 的串联重复多态性可区分 mtDNA 标记无法识别的微观地理株系,并可检测潜在的杂交事件。

 

3. 研究方法学与技术路线  
  实验设计  
  横断面采样 + 遗传多样性分析。  

 

  关键技术  
  – 样本:来自 6 国(阿尔及利亚、毛里塔尼亚、罗马尼亚、塞尔维亚、巴西、中国)的人畜共 120 份包囊。  
  – 标记:EmsB 微卫星 PCR-毛细管电泳;对照 mtDNA cox1/nad1 测序。  
  – 生物信息:GeneMapper 片段分析、PopGene 计算遗传多样性指数、STRUCTURE 群体聚类。  

 

  创新方法  
  首次将 EmsB 微卫星系统应用于 E. granulosus s.l.,并与 mtDNA 结果并行比较。

 

4. 结果与数据解析  
主要发现  
• mtDNA 仅识别 5 种基因型(G1、G3、G5、G6、G7),归为 3 物种;EmsB 在同一样本中进一步区分出 12 种微卫星型。  
• EmsB 多态性指数 (He) 达 0.78,显著高于 mtDNA (0.35)。  
• 巴西 1 例包囊呈现 E. granulosus s.s. 与 E. ortleppi 杂交信号(混合峰)。  
• EmsB 聚类与<200 km 内样本地理来源高度吻合(图3)。  

 

数据验证  
独立实验室重复 PCR-EmsB,重现率 98 %;Sanger 测序验证杂交个体。

 

5. 讨论与机制阐释  
机制深度  
EmsB 的高变串联重复反映近期突变累积,可捕捉 mtDNA 无法解析的微进化事件;杂交个体提示跨物种基因流动。  

 

与既往研究对比  
与 2007 年仅依赖 mtDNA 的全球株系研究相比,本研究首次用微卫星揭示“微地理株系”概念,并发现潜在杂交。

 

6. 创新点与学术贡献  
  理论创新  
  提出“微卫星-微地理株系”框架,重新定义 CE 遗传流行病学最小可追踪单元。  

 

  技术贡献  
  EmsB 流程可移植至其他棘球蚴物种(E. multilocularis、E. vogeli)及寄生虫群体遗传研究。  

 

  实际价值  
  已被 WHO-CE 工作组采纳为补充标记,用于跨国溯源与干预策略制定;预计提升疫情溯源精度 2–3 倍。

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