病毒与宏病毒全面解读
美格基因姜敬哲
病毒知多少？
提起病毒，人们想到的通常是SARS、埃博拉、艾滋、流感等这些令人不愉快的词汇。
事实上，病毒不仅仅影响人的健康，它们还有更重要的使命：推动自然物种的更替与演化，驱动生物地球化学的循环（Suttle等，2005）。
世上丰度最高的类群
病毒是我们这个星球上丰度最高的生命体。
它们存在于世界的任意角落：从体型硕大的蓝鲸、非洲象，到肉眼无法分辨的寄生虫、细菌、衣原体等，但凡是“活”的东西，都有专门负责“办”它的病毒。
图1 常见感染人体的病毒形状和大小
科学研究中的暗物质
据推测，地球上的病毒种类多达8700万种，其中可能感染人类的病毒就有73万种，但目前比较确认的已知病毒却只有约5000种，已知的人类病毒仅有263种（Geoghegan 等，2017；Carroll 等，2018）。
由此可见，病毒是生命科学研究中实打实的“暗物质”。
图2 目前地球上已知和未知的病毒物种数量
宏病毒组
病毒和细菌不同，不同病毒基因组的差异非常大，根本没有16S rDNA这种进化保守的基因，所以无法做扩增子（Amplicon）。
2002 年，Forest Rowher课题组基于宏基因组（Metagenome）研究思路，对海水中的病毒进行了富集，高通量测序后发现大量的未知病毒（Breitbart等，2002）。
自此，宏病毒组（Virome）概念应运而生（即，组成一个特定生态系统或共生系统中所有病毒的集合）。
2018 年，由包括我国高福院士在内的多位世界级病毒专家在Science杂志上联合刊文，提出“全球病毒组计划”（GVP）（Carroll等，2018），将宏病毒组研究推到了一个全新的高度。
CNS中的常客
近几年，科学家运用宏病毒组学技术对多种环境、动物、微生物、以及人类各种来源的样品进行了不少的研究，产生很多突破性成果，见刊CNS已成为常态。
代表作如，美国能源部的联合基因组研究所（JGI）针对全球3042份各种来源的样品进行的病毒组分析，共获得超过125 000个DNA病毒的基因组序列，将已知病毒基因集扩大16倍（Paez-Espino等，2016）。
在病毒组领域，中国科学家在其中也扮演了重要角色。
2016和2018年，Nature 杂志两次报道了我国科学家张永振团队的关于无脊椎动物和脊椎动物病毒组的研究成果。
他们对388种无脊椎和低等脊椎动物样品进行了大规模的转录组测序，鉴定出1659种RNA病毒，其中绝大多数为首次发现（Shi等，2016和2018，图3）。
该研究的意义在于，彻底重新构建了RNA病毒世界的系统发育树，对RNA 病毒的分类进行了全新的界定。
图3 无脊椎动物体内发现的RNA病毒；红色为新发现的病毒，灰色为已知病毒宏病毒组研究的新思路
随着高通量测序成本的降低，及病毒组样品处理技术的完善，普通实验室从事病毒组研究已经成为可能。
那么，作为“其它”专业的老师，我们为什么要关注病毒组研究呢？或许您从事的是作物育种，但您有没有考虑过，不同株系或根际土壤中的病毒群体结构对作物生长有怎样影响？或许您是医院的医生，但您是否有想过比较一下病人和健康人体内病毒组功能的差异呢？或许您是寄生虫专家，认为病毒和微生物只是病害研究的不同门派，互无往来，但您是否想过寻找这种寄生虫中的天然病毒，以此来防控寄生虫呢？这样的例子还有很多很多，当前病毒组的研究只露出冰山一角，任何领域若可以关联病毒组研究，一定是锦上添花，甚至是开山阔斧之作。
正所谓：“小病毒，无处不在；病毒组，大有未来！”
研究难点
目前，世界上绝大多数宏病毒组的研究都是基于从宏基因组数据中所挖掘的病毒信息，而直接提取环境或组织中宏病毒DNA或RNA序列的研究较少，提取成功率也很低（通常不到1%）。
所以，宏病毒的富集和提取技术一直是棘手的大难题。
美格独家病毒富集技术已重磅推出！为此，美格独家开发了病毒宏基因组富集技术，可将富集病毒含量提高至10~40%，这将大大促进病毒宏基因组的研究，具有历史性的重要意义！宏病毒组富集、测序和分析业务即将正式推出，敬请期待！
参考文献
[1]Breitbart, M., Salamon, P., Andresen, B., Mahaffy, J. M., Segall, A. M., Mead, D., & Rohwer, F. (2002). Genomic analysis of uncultured marine viral communities. Proceedings of the National Academy of Sciences, 99(22), 14250-14255.
[2]Carroll, D., Daszak, P., Wolfe, N. D., Gao, G. F., Morel, C. M., Morzaria, S., ... & Mazet, J. A. (2018). The global virome project. Science, 359(6378), 872-874.
[3]Geoghegan, J. L., & Holmes, E. C. (2017). Predicting virus emergence amid evolutionary noise. Open biology, 7(10), 170189.
[4]Paez-Espino, D., Eloe-Fadrosh, E. A., Pavlopoulos, G. A., Thomas, A. D., Huntemann, M., Mikhailova, N., ... & Kyrpides, N. C. (2016). Uncovering Earth’s virome. Nature, 536(7617), 425.
[5]Shi, M., Lin, X. D., Tian, J. H., Chen, L. J., Chen, X., Li, C. X., ... & Buchmann, J. (2016).
Redefining the invertebrate RNA virosphere. Nature, 540(7634), 539.
[6]Shi, M., Lin, X. D., Chen, X., Tian, J. H., Chen, L. J., Li, K., ... & Holmes, E. C. (2018). The evolutionary history of vertebrate RNA viruses. Nature, 556(7700), 197.
[7]Suttle, C. A. (2005). Viruses in the sea. Nature, 437(7057), 356.。