利用基因组学的力量来探测和跟踪SARS-CoV-2变体

监控病毒基因组的变化继续发挥着至关重要的作用在塑造COVID-19应对大流行。

全球COVID-19大流行导致了450万人死亡,超过2亿人感染了新型冠状病毒,SARS-CoV-2。病毒以来,第一次出现在中国2019年12月,数以百万计的积极的基因测序数据的分析样本显示该病毒是如何进化。

“SARS-CoV-2基因组发生变化的速度在每月一两个突变,”说亚历山德罗Carabelli博士COG-UK副研究员,英国剑桥大学。

大多数突变有很少或没有影响的生物学SARS-CoV-2和坚持的后裔,病毒——为跟踪它的传播提供有用的“标签”。

“通过理解病毒传播途径在一定环境中,如工作场所或监狱,这可以帮助决定哪些行动需要包含爆发,”说帕特里夏·布伦南科学产品管理总监陈扎克伯格倡议,美国旧金山。

但是一些突变可以改变SARS-CoV-2的生物学行为,如病毒或逃避免疫系统的能力。检测和跟踪这些变化的出现是至关重要的,因为他们可能威胁到性能的疫苗,治疗方法,诊断工具或其他公共卫生和社会措施。

SARS-CoV-2结构和演化

2020年1月, 第一次SARS-CoV-2基因组序列可用 ,使其作为冠状病毒的分类及其遗传提供精细的细节内容和组织。病毒已经 四个主要结构蛋白 :蛋白,膜蛋白、包膜蛋白和核衣壳蛋白。

“访问SARS-CoV-2序列数据已经影响疫苗设计提供依据的选择基因疫苗的发展目标和支持COVID-19分子诊断测试,“Carabelli说。

SARS-CoV-2一样,而冠状病毒已经进化出一些校对机制维持其基因组,随机误差仍然可以发生。

”突变积累,这导致许多病毒人群的差异随着时间的推移,“Carabelli解释道。

但是一些突变可以改变病毒的行为,这些将持续如果他们带来的优势,如改变引起疾病的能力或从一个人传播到另一个地方。变化发生在基因编码的蛋白是特别感兴趣的,因为它是参与病毒进入人体细胞,大多数的目标 COVID-19疫苗 。

“一个问题是,可能出现突变,导致较低的疫苗的功效,“Carabelli说。“迄今为止最数值重要突变蛋白变体D614G,当病毒第一次出现不是普遍存在的,但现在几乎无处不在。”

准确SARS-CoV-2监测与弹性基因变异

由于持续的传播,现在有几个突变SARS-CoV-2的变体。这些变异出现并迅速改变了病毒动力学,因此公共卫生威胁正在努力限制SARS-CoV-2的传播。下载这个程序注意发现监测分析与新变种的出现仍将有效,同时提供高灵敏度和捕获效率。

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检测和跟踪变体

大流行以来,世界各地的研究人员产生和共享SARS-CoV-2基因组序列以前所未有的速度。在国际上,这些都是沉积在一个开放的平台 GISAID ——现在包含超过350万个病毒基因组。这允许为分析和跟踪的任何变体——组突变,它们包含的机密——世界各地出现。

检测到“新变种要么是因为他们现在的突变基因,我们知道是危险的,因为他们的增长速度比其他变体,“Carabelli解释道。

的 到目前为止,世界卫生组织(世卫组织)分类四个SARS-CoV-2变体 为“关注”的变体,或者VOC——突变为病毒提供了有利的特性,如遗传性或毒性增加。

第一个VOC、B.1.17或“阿尔法”,2020年9月在英国首先发现之后不久,B.1.351(β),第1页(γ)和B.1.617.2(δ),这是第一次发现在南非,巴西和印度。所有这些新变异比原来的传染性病毒识别在武汉,让他们更快的迅速传播,并一定程度的免疫逃避。

“新变种将继续出现,很重要的一点是我们理解新兴的表型变异传染性、遗传性和抗原性尽快“Carabelli说。

COVID-19疫苗

主要担心COVID-19疫苗的有效性可能会受SARS-CoV-2变体的出现——这可能成为日益凸显的问题随着病毒继续扩散,增加其进一步发展的机会。

“我们在前进,我们可能会看到疫苗变得不那么有效的在其目前的形式来看,”说 帕特里克ayscu博士 高级生物安全研究员陈扎克伯格Biohub在旧金山,美国。

全球努力监测病毒的进化需要继续确定任何变化都可能影响长期持续的疫苗接种程序的有效性。

“跟踪突变病毒疫苗是一个重要的监测合作伙伴推出,它可能需要长达疫苗是必需的,”州Carabelli。

COVID-19疫苗可能必须定期更新,以反映病毒的任何更改。

“伟大的许多最新技术,用于开发COVID-19疫苗 信使核糖核酸疫苗等 ——是他们可以快速更新目标这些新兴变体,“ayscu说。

从这里我们去哪里:反映COVID-19吗

在不到两年的时间,就已经发现了SARS-CoV-2及其变种,并创建了几种疫苗。利用几十年的进展新疫苗技术,病毒免疫学、结构生物学和蛋白质工程研究,以及临床试验操作,七个疫苗经历了快速发展的过程中,评价、生产和部署。下载这个程序注意探索各种解决方案旨在提高COVID-19探测和开发疫苗和疗法。

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通知公共卫生措施

基因组的监视,也被证明是一个有用的工具,它用于确定如何通过社区或人群病毒正在蔓延。bet188真人比较病毒从不同的人可以给予额外的粒度疫情调查,使快速决策上最有效的感染控制措施。

“基因组数据对于理解传播途径——它可以梳理出一群感染是否与人感染,设置或把它从外面,“ayscu解释道。“这就是给你面包屑遵循那些突变和解决发生的病毒传播,提供证据告知需要哪些措施破坏它。”

但是COVID-19大流行暴露了巨大差距在当前公共卫生系统的能力来执行基因传播病原体的监测,在国家和国际水平。

“公共卫生系统极其分散在许多国家,包括美国,”布伦南说。“这意味着前线工作通常是由那些没有必要的技能和基础设施进行这些分析。”

一个开源的开发自由软件工具, 阿斯彭 ,民主化是一个一步技术——使个人公共卫生实验室独立进行基因组分析和解释数据。

“人们可以加载数据和分析,这样他们就可以看到发生了突变,”布伦南说。“他们可以看那些人他们来自,他们需要采取行动。”

对未来流感大流行的准备工作

SARS-CoV-2基因组测序是一个关键因素在塑造响应当前流感大流行,从理解传播途径跟踪病毒进化。

“基因监测和使用如此规模的病原体基因组追踪病毒的传播,研究当地疫情和通知公共卫生政策意味着一个新时代在病毒基因组的调查中,“Carabelli说。

国际社会需要共同努力,把必要的基础设施来为未来的大流行做好准备。

“如果COVID-19教会了我们什么的话,那就是边界和边界不存在只要人移动,”布伦南说。“我们需要的工具,研究人员已经开发出他们可以应用的地方和更容易使用,作为一个社会,我希望我们能比我们有更多的努力在过去的几十年。”