罗格斯大学新不伦瑞克分校的科学家发现了一种导致全国范围内超级蠕虫亡的病,这种蠕虫是鸟类、爬行动物和其他宠物的常见食物,而且越来越多地被人类用作替代蛋白质来源。通过这一发现,他们开创了一种不同的方法来寻找和识别人类、植物和动物中新出现的病和病原体。
科学家利用切碎的甲虫尸体形成的浆液和用液氮冷却的电子显微镜,在《细胞》杂志上报道说,他们发现了被命名为Zophobasmorio黑萎缩病的病。
该病的名称源于该病对一种原产于亚热带的暗甲虫Zophobasmorio的致命影响,尤其是在这种昆虫的幼虫期,即从卵中孵化出大而棕色的超级蠕虫时。这种昆虫之所以被命名为“超级蠕虫”,是因为它的幼虫比任何其他作为饲料的幼虫都大,长约2英寸。
Z.morio幼虫富含蛋白质,是世界各地圈养的、通常是外来的爬行动物、鸟类、鱼类和两栖动物的主食,但2019年开始神秘亡,让宠物食品供应商和宠物主人感到困惑。
这项研究的作者之一、罗格斯大学新不伦瑞克分校定量生物医学研究所(IQB)副研究员JasonKaelber与这项研究的第一作者、IQB的博士后研究员JuditPenzes合作。
“朱迪特一直在寻找甲虫养殖户因一种致命疾病而失去所有超级蠕虫群落的原因,而我则在寻找发现不依赖于DNA或RNA测序的新病的方法,”凯尔伯说。“我们最终发现了这种席卷全国并杀超级蠕虫的病。”
这项科学调查始于一年多前,当时分子病学家彭泽斯接到甲虫养殖场主的联系,他们的超级蠕虫正在以惊人的速度神秘亡。彭泽斯在业内已经很有名,因为她早先分离出一种病,这种病会杀蟋蟀,蟋蟀是另一种受欢迎的宠物食物。
她开始在新泽西州的宠物店收集超级蠕虫。“每当我去宠物店时,我都会立即去喂食昆虫区,打开容器,看看蠕虫,”她说。“它们都被感染了。我告诉店主我正在研究这种病,并询问我是否可以拿走这个容器。他们立即同意了。他们告诉我可以拿走我需要的数量。”
她回到实验室,拿出一个MagicBullet搅拌机,把虫体扔进去,高速搅拌。这个过程产生了一股甲虫汁液,她用病纯化方法处理,根据病的密度将病分离出来。最后一步,她用荧光灯照射离心管,病发出蓝光。
“当我看到它时,我说&luo;我找到你了&ruo;,”彭泽斯说。“我当时就知道它确实是一种病。”
接下来,彭泽斯与电子显微镜专家凯尔伯合作,使用低温电子显微镜对病进行检查,这种显微镜可以从三维角度观察病,包括其内部。
“你取出病、蛋白质、细胞等,然后迅速冷冻,水就会凝固,但不会变成冰晶,”凯尔伯说。“我们实际上可以找出蛋白质的氨基酸序列,而无需分析DNA,只需查看3D结构,因为我们的分辨率非常高。”
他们利用罗格斯大学蛋白质数据库的数据库,将该蛋白质的结构与所有已知蛋白质进行比较,发现它与一种影响蟑螂的病相似,但并不完全相同,并且属于一种被称为细小病的动物病家族的一部分。
彭泽斯说:“这是一个新事物,与之前测序或成像的任何事物都不同。”
科学家们还对全国各地的超级蠕虫养殖户表示感谢,他们在这项研究的消息传出后自愿寄送了样本。“这些养殖户热心帮助我们研究这种病,对这项发表的研究起到了巨大的帮助,”彭泽斯说。
多年来,由于流行的宠物食品来源神秘亡,健康的超级蠕虫供应量稀少。罗格斯大学的科学家已经查明了这种疾病的病因,并正在开发疫苗。图片来源:JuditPenzes
凯尔伯表示,这一努力提供了“概念证明”,即低温电子显微镜可用于直接发现和描述新的病原体。
“将来,如果真的爆发了重大疫情,我们会竭尽全力,看看能发现什么,”凯尔伯说。“我们希望将诊断性低温电子显微镜常规化,这样当出现某种未知传染病时,我们就有很多选择,可以在当天就识别出病原体。”
近年来,低温电子显微镜越来越受欢迎,成为对已知样本进行3D分析的一种更普遍的方法。然而,罗格斯大学的研究是该方法首次用于未知病原体。
发现病后,研究人员测试了一种保护Z.morio甲虫免受疾病侵害的方法,即注射来自另一个物种的密切相关病,这种病不会引起症状。他们正在根据这项研究开发疫苗。
“这一发现非常重要,原因有二,”凯尔伯说。“首先,甲虫养殖户可以利用这些信息保护他们的群体,并了解哪些措施对控制疫情有效或无效。其次,甲虫疫情是对该技术的一次现实测试,我们希望该技术能够用于快速调查未来人类、植物或动物的疫情。”
罗格斯大学定量生物医学研究所的科学家马丁·霍尔姆(MartinHolm)和马里兰州罗克维尔REGENXBIO公司的科学家萨曼莎·约斯特(SamanthaYost)也是这项研究的作者。