[发明专利]一种基于宏基因组的人腺病毒分子分型和溯源方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于宏基因组的人腺病毒分子分型和溯源方法及系统，其方法包括：构建包含分型层级分类系统的人腺病毒分型数据库，获取人腺病毒的分类单元和完整基因组/标记基因序列，确定人腺病毒每个分类单元的完整基因组/标记基因序列，获取临床样本的宏基因组测序原始数据，对其进行预处理获得目标宏基因组数据，利用预设宏基因组测序数据双重比对注释系统分析目标宏基因组数据，确定所述临床样本是否有目标人腺病毒分类单元，当确定临床样本中有目标人腺病毒分类单元时，确定目标人腺病毒分类单元对应的目标关联特征，生成人腺病毒分型鉴定报告。能够对病毒含量偏低的临床感染样本进行人腺病毒的分类单元(亚型/基因型)分型鉴定。

技术领域

本发明涉及生物信息技术领域，尤其涉及一种基于宏基因组的人腺病毒分子分型和溯源方法及系统。

背景技术

人腺病毒(Human adenovirus，HAdV)属于腺病毒科(Adenoviridae)哺乳动物腺病毒属(Mastadenovirus)，基因组全长约34.7kb，属于dsDNA，可感染多种黏膜组织，如胃肠道、呼吸道、泌尿生殖道及眼角结膜等，导致自限性的黏膜感染甚至严重的致死性感染。HAdV表面有3种主要的囊膜蛋白是构成囊膜的重要成分，也是用于诊断的重要抗原。在基因学上，编码这三类蛋白的区域是病毒基因组中变异最大的区域，是人腺病毒基因研究的热点区域。根据血凝、纤维基因长度、基因组GC含量等免疫学、生物学和生物化学特征，人腺病毒分为7个亚型/种：HAdV-A～G，又分为100种以上基因型/血清型。特定的HAdV亚型和基因型与特定的疾病、流行病学环境和人口风险组群相关。HAdV-1～7、11、14、21、35、55均与呼吸道疾病相关，且HAdV-7、35、55致病性较强。HAdV-7可分为多种基因型(如HAdV-7a等)，其中7d基因型最常造成严重的感染。HAdV-40、41、52与胃肠炎相关，HAdV-4、8、9、19、37、53、54、56、64与流行性角膜结膜炎相关。对人腺病毒进行分类单元(亚型或基因型)的分型鉴定不仅在临床诊断、治疗和预后，也在监测人腺病毒流行和迁移等公卫领域有着重要的意义。

目前人腺病毒鉴定和分型方法包括：病毒分离鉴定、免疫学方法、核酸检测以及基于二代测序的扩增子测序、全基因组测序，但这些方法存在病毒培养、对样本的先验认知等局限性，或难以全面覆盖在临床上有重要意义的基因型。近年开始逐渐发展的宏基因组测序技术(Metagenomic sequencing)，以特定生境中的整个微生物群落作为研究对象，直接提取临床样本的全部微生物组的核酸进行测序注释和比对分析。该技术弥补了以上方法的不足，无需培养，无需样本的先验知识，较全面的覆盖人腺病毒的各个亚型和基因型，但是目前主要应用于科学研究领域，其策略为测序reads(读序)直接比对参考基因组，基于比对质量(一致性位点百分数和比对reads数)进行分型，但当测序reads较短时，存在假阳性率较高的问题；或者将reads组装为全基因组后比对/进化分析以分型，但需要以样本有较高病毒丰度为前提，不适用于微量/痕量样本的鉴定分型。我国需要更灵敏、更全面的临床重要人腺病毒宏基因组分型技术，对微量/痕量的病毒样本进行亚型和基因型分型鉴定，满足临床人腺病毒诊断、治疗和流行病学病毒溯源的需求。

发明内容

本发明提出了一种基于宏基因组的人腺病毒分子分型和溯源方法及系统，用以解决背景技术中提到的目前人腺病毒的宏基因组测序分型需要测序reads较长、样本中病毒含量较高，通过组装、比对策略对病毒进行种水平的注释，且不能提供基因型水平的分型鉴定，故而无法对病毒含量较低的临床样本进行较全面的人腺病毒分型鉴定的问题。

一种基于宏基因组的人腺病毒分子分型和溯源方法，包括以下步骤：

构建包含分型层级分类系统的人腺病毒分型数据库，获取人腺病毒的分类单元和完整基因组/标记基因序列，确定人腺病毒每个分类单元的完整基因组/标记基因序列；

获取临床样本的宏基因组测序原始数据，对其进行预处理获得目标宏基因组数据；