与细菌和真菌相比,在人工环境中空气中传播的病毒微生物群研究相对较少。最近发表在《微生物组》(Microbiome)杂志上的一项研究试图解决这一失衡问题。该研究考察了一家日托中心在一年的时间里的virome情况,灵感来自作者在一家类似日托中心的女儿所患疾病的季节性模式。 大约六年前,当我女儿出生并开始接受日托时,我注意到了一些季节性的疾病(比如感冒、冬天的诺如病毒;秋季手足口病),最终传染给了我和妻子,导致了无数个工作日的缺勤。 由于知道许多儿童疾病都是由病毒引起的,这些病毒可以通过空气或口粪途径传播,我开始着迷于确定哪些病毒实际上漂浮在空气中,以及微生物群是否具有季节性。巧合的是,阿尔弗雷德·p·斯隆基金会(Alfred P. Sloan Foundation)的建筑环境微生物学第一次接到博士后奖学金申请。 作为一名天真的年轻博士后,我在女儿的日托中心提交了一份研究空气中细菌和病毒微生物群季节性动态的提案,并假设微生物群落组成具有很强的季节性。我也非常有信心能在两年的奖学金期内完成学业。 研究空气传播病毒的挑战 差不多六年之后,我们终于在空气中的病毒微生物群上发表了研究结果。当这项研究开始时,我试图找出最好的采样、测序和分析方法;我很快意识到,建筑环境的空气virome在很大程度上被忽视了,大多数研究都是关于细菌和真菌的。 我们发表了一篇论文,探讨了研究空气中病毒的挑战,以及为什么与空气中的细菌和真菌相比,空气中病毒的研究较少。研究空气中的病毒和执行宏基因组学有三个主要的挑战: 1. 采样:空气中的病毒数量非常少,必须收集足够的病毒进行测序,因为病毒没有像细菌和真菌那样的保守基因标记(如16S、ITS、18S),在测序前可以进行扩增。 2. 生物信息学:参考数据库中病毒的表示是有限的(可以把它看作是病毒的字典)。 3. 生物学:病毒通常在环境中存在时间较短。 我们能够克服这些挑战,并确定了在我女儿的日托中心的空中virome使用的过滤器在加热,通风和空调(HVAC)系统作为我们的样本收集方法。使用HVAC过滤器的好处是大量的空气通过它们,通过收集一个月的样本,我们能够获得足够的病毒来进行元基因组测序。 令人惊讶的结果 当我们完成生物信息学并分析结果后,我们对我们的发现感到非常惊讶。我们最初的假设是,空气中的细菌和病毒都表现出季节性;然而,我们没有观察到任何强烈的季节性为细菌,在我们的早期出版物中描述。病毒表现出完全不同的情况,具有很强的季节性。 我们发现,在日托中心,与人类相关的病毒在冬季更为多样和占优势,而与植物相关的病毒在夏季更为占优势。此外,与细菌相似,我们发现人类的占用也起着重要的作用(我们能够在日托中心关闭很长一段时间后收集样本)。 虽然还需要更多的工作,但这些模式可以通过建筑动力学和居住者的活动来解释。例如,在夏天,窗户往往打开得更频繁,孩子们花更多的时间进出操场,而在寒冷的冬天,窗户和门往往是关闭的,所以建筑是“更紧”。 继续向前 据我们所知,这是在建筑环境中对机载病毒组进行的首批纵向研究之一。需要进一步研究季节性对不同气候下空气中病毒的微生物群的影响。此外,还需要进行源代码跟踪研究,以确定构建环境中的病毒来自何处。最后,研究建筑设计和操作如何影响机载virome是必要的。 将近6年了,也就是病了很多天之后,我和我的家人都有了更强的免疫系统,我们的研究为理解飞机在建筑环境中的季节性提供了一个起点。 |