Genics Pty Ltd的首席執行官兼董事總經理Melony Sellars博士最近開發了四種新的實時PCR檢測方法，可以幫助檢測對蝦中是否存在十足目虹彩病毒 (DIV1)。
20年來，Melony Sellars一直在研究和确定全球蝦産業的解決方案
Genics創立2018年， Melony Sellars博士在澳洲聯邦研究機構（CSIRO）工作了20年，并一直尋找蝦業最大挑戰的解決方案，即：在蝦飼料中替代魚粉的可行性、以及滿足高密度對蝦養殖的要求，并幫助建立了不同對蝦種類的商業育種計劃。Sellars還使用基因組工具來幫助推進對蝦的遺傳選擇、 幫助病原體診斷，以及開發用于蝦類養殖的抗病毒藥物和RNAi幹擾物。
Melony Sellars博士表示：“這段經曆讓我能夠與世界各地的商業對蝦養殖客戶進行互動，讓我了解他們面臨的最大挑戰，并制定解決他們問題的解決方案。”
2022年初，Genics開發了四種新的實時PCR檢測方法，有助于準确可靠地檢測蝦中是否存在十足目虹彩病毒，并且将新的病原體檢測方法發表在《世界水産養殖學會雜志》上。
一、對蝦養殖中的病原體和疾病監測
Sellars解釋說，在許多疾病檢測政策發展之前，蝦産業就開始取得進展。養殖戶很快了解到，在任何時間，水産養殖環境中都存在一長串病原體，而且增加養殖密度會增加其系統中病原體的類型和數量。疾病爆發仍然是全球蝦類養殖面臨的最大挑戰之一，它破壞對蝦的品質，并侵蝕養殖戶的利潤。
南美白對蝦：盡管細菌和病毒性疾病仍然是一項重大挑戰，但該行業有更多工具可用于應對疾病
然而， 自對蝦行業發展以來，研究人員在疾病檢測和監測方面取得了多項突破。
Sellars說道：“我們對不同臨床症狀的病原體，或者我們在蝦中看到的病态症狀，已經取得重要的了解。魚類獸醫也更多地了解了不同蝦病原體的流行病學。關于這些病毒、細菌和真菌在水産養殖環境中的表現，以及它們如何複制的關鍵資訊已經确立。這使得疾病檢測和治療方案變得更加容易。”
除了這些生态參數之外，科學家們還更多地了解了基因測序及其檢測病原體獨特DNA特征的能力。研究人員現在可以使用可以檢測和測量目标對象的存在、或者來識别單個病原體的DNA譜。當這些檢測利用聚合酶鍊式反應 (PCR)（一種快速擴增組織樣本DNA序列的化學反應）時，研究人員可以建構強大的工具來測量水産養殖環境中引起疾病的病原體的存在和流行情況。
盡管取得了這些進展，但研究人員在病原體監測和建立新型蝦病原體測試系統時，仍面臨多重挑戰。一是臨床樣本中存在PCR抑制劑，例如：甲殼素——蝦外骨骼的主要成分。甲殼素可以阻止反應的發生，并導緻PCR資料出現假陰性。為了克服這個問題，研究人員需要使用額外的對照PCR檢測，來確定樣品中甲殼素或其他抑制物質的含量不會阻止PCR反應。
Sellars教授解釋說：“很少有實驗室和測試平台能夠對提取的每個樣本進行對照測試。如果是這樣，養殖戶可能會得到假陰性，在應對疾病爆發時阻礙他們采取下一步行動。”
考慮到這些測試要求可能會變得昂貴，是以，研究人員正在設計方法來保持對蝦病原體檢測在經濟上可行。Sellars說：“Genics的團隊在一次測試中成功地将病原體和對照檢測分析結合在一起 。這種“多重”方法（單一測試可以在一個反應中檢測多個目标病原體），可以将兩個或多個反應變成更少或一個反應。”
在開發新的病原體檢測時，另一個相當大的挑戰是獲得感染了目标病原體的蝦樣本。臨床患病蝦的樣本對于開發和驗證新的檢測方法至關重要。Sellars強調，研究人員需要來自不同養殖系統的數百個感染病原體的蝦樣本，來完全驗證一種檢測方法。
Sellar博士在澳洲的Genics實驗室：Sellars博士和她的團隊想要設計一種實用的工具，可以檢測組織樣本中是否存在多種病原體
水産養殖環境中存在多種病原體這一事實是另一個障礙。蝦在任何時候都可能感染多達四種不同的病原體，養殖戶永遠無法确定池塘中存在哪種病原體。這意味着很少有養殖戶測試他們的動物中可能存在的所有病原體（主要是由于成本限制）。這讓他們對自家蝦塘的情況缺少了解，并且難以在養殖的過程當中做出正确的決策。
Sellars說道，“蝦産業需要能夠準确可靠地檢測組織樣本中，存在多種病原體的實用工具。建立和商業化這些工具将確定蝦産業在疾病爆發之前保持領先，并可以跟蹤養殖系統中病原體的低水準存在和流行，預測和減輕疾病風險。”
二、十足目虹彩病毒（DIV1）的出現
新型十足目虹彩病毒感染于2014年首次在中國被發現，并在中國沿海的多個養蝦場造成對蝦大量死亡。DIV1感染的目标是形成血液和免疫細胞的組織、鰓和肝胰腺。對蝦的DIV1感染可出現臨床症狀，如：軟殼、肝胰腺萎縮、體色蒼白或淡黃色、空腸空腹，一些垂死的蝦的腹部肌肉呈現出略帶白色的顔色。養殖戶和研究人員注意到感染DIV1蝦的死亡率高得驚人，是以，需要更好的病毒檢測和治療方法。
自從首次發現和測序以來，該病毒仍然是全球蝦業面臨的重要新興病原體威脅。2020年，DIV1在台灣被發現，破壞了島上的小龍蝦和對蝦産業 。自那次爆發以來，研究人員已經在來自印度洋的野生捕撈親蝦标本中發現了這種病毒，盡管這些動物沒有表現出任何疾病的臨床症狀。這引發了人們對蝦可能成為DIV1宿主的擔憂，進而促進其在亞太地區的傳播， 并使病毒進一步根深蒂固。
印度尼西亞的蝦塘：由于蝦塘在任何特定時間都可能包含多種病原體，是以維持生物安全至關重要。
在與Genics的實地研究中，Sellars注意到針對DIV1釋出的PCR分析存在一些性能限制。其中一些可能歸因于病毒的新穎性——它僅在八年前被發現和測序。可用的分析顯示，它們的引物形成所謂的引物二聚體存在問題，它們粘在一起并且無法正常工作，而其他分析在某些情況下存在特異性問題。
Sellars表示 ，當他們進入一個養殖場時很幸運，該養殖場報告其池塘中有大量死亡，但尚未确定病原體。該養殖場願意提供蝦組織樣本用于研究和開發目的。
Genics的團隊排除了所有其他可能的已知病原體，但在他們的調查過程中能夠擴增十足目虹彩病毒。該團隊決定将他們的研究工作集中在開發新的、更準确的DIV1檢測方法上。為此，Genics團隊需要識别和分離病毒的替代靶基因。Sellars和她的團隊從受DIV1影響的池塘中提取了額外的病毒DNA樣本，進而建立了更廣泛的病毒遺傳物質基礎。在對其進行排序後，她和她的團隊有了一個更完整的模闆可供使用，他們離設計一種新的病原體檢測平台又近了一步。
三、為DIV1開發一種新的PCR檢測方法
Sellars說道：“PCR分析以多種不同的方式工作，但通常，它們都從DNA或RNA提取過程開始，然後是使用所謂的引物進行的擴增過程。引物通常包含21到24個堿基對DNA，構成DNA雙鍊的As、Ts、Gs 和 Cs。如果樣本中存在目标病毒，則引物的遺傳堿基對以特定序列的方式“坐在”病毒的遺傳上。一個在左邊，一個在右邊。”
将DNA樣本放在PCR反應闆上後，研究人員将酶和試劑添加到樣本中，使引物能夠産生與目标病原體相同的短鍊合成DNA。一旦在PCR機器或熱循環儀中通過多個加熱和冷卻循環建立這些鍊，它們就可以在專用裝置上以不同的方式可視化。
Sellars 解釋說：“這是一般概述，但還有更複雜的系統，如：RT-PCR或嵌套PCR測試、實時PCR或多路徑PCR，它們在複制的DNA中結合了多個引物和熒光染料，”
Sellars和她的團隊能夠識别和分離DIV1的替代靶基因，并開發新的檢測方法
對于DIV1的工作，Sellars決定設計一種實時PCR檢測方法，在高密度反應闆上使用引物對和探測對的組合。Sellars說道：“額外的探針使您可以利用檢測的更高靈敏度和更高的特異性。采用這種方法，可以在一次測試中包含多種檢測，讓養殖戶和研究人員獲得準确且特定于DIV1的結果。”
四、新的PCR檢測對DIV1的重要性
Sellars說，這些檢測方法有助于對DIV1進行實用且具有成本效益的疾病監測。從更廣泛的意義上看，它使該行業能夠使用更多的監測工具，并且可以成為為蝦農建立疾病早期預警系統的第一步。如果養殖戶掌握了這些資訊，他們可以采取措施來阻止疾病爆發。新的檢測方法為提高蝦類水産養殖的生物安全準備奠定了關鍵基礎。
五、疾病檢測的下一步是什麼？
根據Sellars的說法，在檢測疾病方面，蝦行業越來越要求即時的檢測。
Sellars說：“即時檢測非常适合确認我們是否有生病的動物。未來可能會采用能夠檢測養殖戶注意到蝦的疾病，或者疾病臨床迹象前幾周檢測病原體存在的技術。在疾病爆發前，識别病原體，并結合适當的管理，可以有效防止對蝦死亡，并使養蝦場更有利可圖。這樣，養殖戶可以在蝦生病前幾周擁有預警系統。”
泰國的一個養蝦場
“我看到一個行業現象，我們所有人都緻力于早期病原體檢測、早期疾病的解決方案，以達到我們努力減少病原體在我們的池塘、養殖場内傳播。”
六、密切關注養殖密度
盡管早期病原體檢測将改變對蝦養殖業，但Sellars看到了即将到來的一個突出挑戰：養殖密度。
Sellars說，行業必須開始生産具有高健康性能的健壯蝦，這些蝦可以在集約化養殖條件下茁壯成長。她還指出，環境可持續的生産方法，如：循環水産養殖系統 (RAS)，也需要将蝦的健康放在首位。
“RAS帶來了病原體的巨大挑戰，尤其是細菌感染，循環系統可以迅速傳播病原體。當系統以高密度養殖時，這可能是災難性的、随着越來越多的養殖戶選擇循環系統，早期疾病檢測将成為正常要求。”
“對蝦養殖需要想出更好的方法來管理疾病風險，并改進識别疾病的臨床症狀，達到改善對蝦養殖的成功率。”