我國(guó)首個(gè)基于全基因組測(cè)序技術(shù)的食源性疾病分子溯源網(wǎng)絡(luò)建成并投入使用

食源性疾病是全球范圍內(nèi)重要的食品安全問題，早期發(fā)現(xiàn)和查明病因是防控食源性疾病的重要保證。隨著新一代基因組測(cè)序技術(shù)的發(fā)展，基于全基因組測(cè)序（WGS）的分子分型技術(shù)在食源性疾病聚集性病例識(shí)別和暴發(fā)溯源調(diào)查中已顯示出極大的應(yīng)用價(jià)值和發(fā)展?jié)摿?，逐漸成為國(guó)際研究熱點(diǎn)，歐美相關(guān)國(guó)家已相繼開展研究和布局。在國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“食品安全關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)”重點(diǎn)專項(xiàng)的支持下，國(guó)家食品安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中心與中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)和北京中科助騰科技有限公司合作，以國(guó)家食源性疾病分子溯源網(wǎng)絡(luò)（TraNet）為基礎(chǔ)，首次建成了基于WGS分型技術(shù)的新型食源性疾病分子溯源網(wǎng)絡(luò)，是我國(guó)首個(gè)實(shí)現(xiàn)國(guó)家、省、市三級(jí)實(shí)際應(yīng)用的分子溯源網(wǎng)絡(luò)。

WGS技術(shù)的推廣和使用需要解決龐大基因組數(shù)據(jù)的傳輸、儲(chǔ)存、快速計(jì)算和精準(zhǔn)比對(duì)，需要成熟易用的生物信息學(xué)分析流程和標(biāo)準(zhǔn)化解釋系統(tǒng)。針對(duì)上述問題，研究團(tuán)隊(duì)搭建了我國(guó)首個(gè)全基因組數(shù)據(jù)計(jì)算云引擎，將標(biāo)準(zhǔn)化的WGS數(shù)據(jù)分析流程轉(zhuǎn)移到云端，大大降低了WGS數(shù)據(jù)分析、運(yùn)算及使用門檻。開發(fā)了基于阿里云OSS的WGS三級(jí)架構(gòu)WGS原始測(cè)序數(shù)據(jù)交付中心，實(shí)現(xiàn)了原始數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)、快速上報(bào)及安全傳輸。在此基礎(chǔ)上，建立了基于WGS原始及拼接后數(shù)據(jù)的全基因組特征基因圖譜識(shí)別算法，通過以上兩種分析方式的相互校正，顯著提高了全基因組特征基因分析的準(zhǔn)確性，同時(shí)建立了分辨力高、重復(fù)性好的全基因組多位點(diǎn)序列分型（wgMLST）和核心基因組多位點(diǎn)序列分型（cgMLST）標(biāo)準(zhǔn)化方法，結(jié)合流行病學(xué)信息，構(gòu)建了溯源分析知識(shí)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)了不同實(shí)驗(yàn)室間WGS數(shù)據(jù)的快速分析、比對(duì)與共享。研究團(tuán)隊(duì)還進(jìn)一步研究并整合NCBI、CARD、ResFinder、VFDB等公共數(shù)據(jù)庫(kù)中的特征基因數(shù)據(jù)，開發(fā)了常見食源性致病菌毒力因子、耐藥基因、血清分子分型等自動(dòng)化分析功能模塊，有助于各級(jí)實(shí)驗(yàn)室開展食源性微生物遺傳與變異特征、致病和耐藥機(jī)制及菌株進(jìn)化等方面的基礎(chǔ)研究。目前網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)在泰國(guó)腸炎沙門氏菌暴發(fā)病例的跨省溯源、冷凍飲品中單核細(xì)胞增生李斯特氏菌的跨省追蹤等事件調(diào)查中得到成功應(yīng)用。網(wǎng)絡(luò)的建成和運(yùn)行，為我國(guó)食源性疾病暴發(fā)的快速調(diào)查和精準(zhǔn)溯源提供了技術(shù)支撐。