Illumina助力云南CDC破譯新型冠狀病毒全基因組序列
瀏覽次數(shù):6028 發(fā)布日期:2020-1-22
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大道至簡(jiǎn),實(shí)干為要 | Illumina平臺(tái)助力云南省CDC快速破譯新型冠狀病毒全基因組序列
據(jù)云南廣播電視臺(tái)《都市條形碼》微信公眾號(hào)報(bào)道,1月21日,國(guó)家衛(wèi)生健康委確認(rèn)昆明市首例輸入性新型冠狀病毒感染的肺炎確診病例。云南省疾控中心急性傳染病防制所所長(zhǎng)伏曉慶介紹,1月17日中午12點(diǎn),實(shí)驗(yàn)室收到患者采樣標(biāo)本,下午3點(diǎn)就完成了核酸檢測(cè),結(jié)果呈陽(yáng)性。
1月18日凌晨1點(diǎn),實(shí)驗(yàn)室開(kāi)始病毒全基因組序列測(cè)定,20日上午10點(diǎn)測(cè)序工作完成,經(jīng)過(guò)與國(guó)家公布的新型冠狀病毒全基因組序列進(jìn)行比對(duì)分析,證明測(cè)序結(jié)果與公布的序列高度同源,確證云南發(fā)現(xiàn)病例為新型冠狀病毒感染的肺炎確診病例。伏所長(zhǎng)還表示,全基因組測(cè)序技術(shù)對(duì)于疫情研判、防控方案制定與措施采取,有至關(guān)重要的作用。
圖1:云南CDC技術(shù)專家正在進(jìn)行病毒MiSeq測(cè)序前的準(zhǔn)備(圖片來(lái)源:云南省CDC提供)
圖2:云南CDC技術(shù)專家正在生物安全柜中進(jìn)行測(cè)序文庫(kù)樣品的前處理(圖片來(lái)源:云南省CDC提供)
圖3:利用Illumina平臺(tái)測(cè)定的、且在GenBank上公布的新冠病毒全基因組完整序列。(圖片來(lái)源:GenBank官方網(wǎng)站)
散彈槍法宏基因組測(cè)序(Shotgun metagenomics),即對(duì)待檢樣本的直接測(cè)序,專用于微生物群落的種屬鑒定及豐度測(cè)量。在傳染病領(lǐng)域,這一方法特別對(duì)新現(xiàn)病毒具有強(qiáng)大的檢出能力,規(guī)避了常規(guī)病毒分離培養(yǎng)過(guò)程可能引入的病毒變異,同時(shí)最大限度壓縮了病原檢出的時(shí)間。病毒是“一包基因”,基因組結(jié)構(gòu)功能變異度高,沒(méi)有類似于細(xì)菌16S rRNA序列的分子標(biāo)志物可供統(tǒng)一的進(jìn)化親緣分析。
Jasper F. W. Chan et al. Clin. Microbiol. Rev. 2015; doi:10.1128/CMR.00102-14
圖4:冠狀病毒科進(jìn)化親緣關(guān)系
對(duì)于檢測(cè)諸如埃博拉、SARS冠狀病毒、MERS冠狀病毒,狂犬病毒等形形色色潛伏于環(huán)境或天然宿主中的RNA病毒而言,病毒本身滴度和背景核酸干擾是檢測(cè)成功與否的關(guān)鍵之一。核酸富集(Enrichment)與 病毒基因組互補(bǔ)DNA合成兩個(gè)技術(shù)環(huán)節(jié)顯得尤為重要。已發(fā)展出各式技術(shù)、方法用于提高核酸產(chǎn)量。
動(dòng)物疫源性宿主(Zoonotic reservoirs)在傳播病原的過(guò)程中扮演著重要的角色。利用高通量測(cè)序能對(duì)動(dòng)物宿主體內(nèi)潛伏的病原進(jìn)行廣譜篩查,已成為實(shí)現(xiàn)關(guān)口前移與治未病先進(jìn)防疫理念倚仗的關(guān)鍵技術(shù)和重要手段。
以蝙蝠為例,所攜帶的病毒種群(組)存在天然的蓄存與流行。不同種類蝙蝠的病毒組有很大差異,其中就包含對(duì)脊椎動(dòng)物具有致病性的病毒種屬,特別是高致病新現(xiàn)病毒,如甲型流感病毒、漢坦病毒、丙肝病毒、SARS樣beta群冠狀病毒、乳頭瘤病毒、細(xì)小RNA病毒等。
雖然本次武漢新冠病毒的來(lái)源、傳播途徑問(wèn)題仍不清楚,但蝙蝠攜帶SARS樣冠狀病毒的發(fā)現(xiàn)早有報(bào)道,He等對(duì)268只蝙蝠肛拭子進(jìn)行宏基因組測(cè)序,成功鑒定發(fā)現(xiàn)alpha、beta群冠病。其中于云南寶山檢出的SARS樣的冠狀病毒(LYRa11)基因組全序列顯示,它與人類SARS冠病序列一致率高達(dá)91%;尤其是刺突蛋白 人類細(xì)胞受體結(jié)合域(Receptor Binding domain,RBD)編碼序列與人SARS冠病高度近似,且能與SARS病人恢復(fù)期血清發(fā)生免疫反應(yīng),提示了兩者可能的重組親源關(guān)系。此外,我國(guó)科學(xué)家還從蝙蝠體內(nèi)檢出MERS冠狀病毒的近親。