新一代测序:跟踪SARS-CoV-2的传播和进化

随着全球科学家努力了解这种新型冠状病毒，它是如何传播和进化的，基因测序提供了巨大的洞察力。自SARS-CoV-2病毒是一种RNA病毒，它自然地以相当一致的速率获得突变。尽管这些突变中的许多不会以有意义的方式影响病毒，但它们对于了解从病毒如何在全球人群中传播到一个人可能在当地被感染的一切都非常重要。

下一代测序(NGS)是追踪这些突变的特别强大的工具，甚至可以监测患者的感染进展和免疫反应。NGS的一个主要好处是规模化的能力。例如，一个测序系统可以同时对10万多个样本进行测序，即使在使用仅集中于病毒基因组中的一两个特定区域和人类基因组中的一个对照区域的识别时也是如此。

靶向NGS在COVID-19研究中的应用

集成DNA技术公司(IDT)拥有 与世界各地一流研究机构合作，支持全球应对COVID-19大流行的努力。纽约大学朗格尼分校的研究人员使用了一种被称为杂交捕获的靶向NGS方法，从患者样本中绘制出病毒RNA的区域。杂交捕获是有效的，因为它从宿主RNA和其他潜在病原体的背景中分离并丰富特定的病毒RNA。

该研究由阿德里亚娜·赫吉博士领导 基因组技术中心 纽约大学朗格尼分校， 用IDT的xGen™杂交捕获．因为患者的鼻腔样本不仅含有病毒RNA，还含有患者的RNA和DNA以及其他污染物，所以有必要将病毒RNA分离出来。为此，首先将病毒RNA转化为cDNA，然后构建NGS文库。生物素化寡核苷酸探针或“诱饵”被使用，它是与感兴趣的cDNA片段杂交的遗传物质片段。然后用链霉亲和素珠捕获探针结合的cDNA文库片段，纯化，扩增，并在NGS平台上测序。

Heguy和她的团队报告说，他们测序的第一个病毒基因组来自纽约大学医院的一名患者，该患者被诊断患有COVID-19。他们得到了一个剩余的或残余的样品，但不确定这是否足以用于工作。他们对样本的数亿个部分进行了测序，发现约有1万个与病毒基因组相对应。

研究病毒突变可以查明病毒的不同谱系，并显示其在全球和局部的运动模式。Heguy的团队能够确定纽约市的疫情可能在检测开始前两个月就开始了，而且该地区的血统可能起源于欧洲而不是中国。

COVID-19时期的数据共享

纽约大学的研究小组以及全球各地的研究人员已经将他们的测序结果提交给了数据库 GISAID EpiFlu 除了常规的流感跟踪外，该组织现在还监测新型冠状病毒的演变。随着数据库积累的数据越来越多，不仅可以更详细地跟踪传播 但希望不同的血统可以 E与临床研究数据相关。

另一个在冠状病毒测绘工作中领先的研究小组是 汽车列车网络 ,一个由英国和美国大学和研究机构的研究人员组成的联盟。团队有利用扩增子 测序方法，一种用于分析病毒基因组遗传变异的靶向NGS。扩增子测序使用聚合酶链式反应(PCR)引物来扩增感兴趣的序列。

在2019年12月绘制并发表第一个SARS-CoV-2序列后，ARTIC的研究人员制定了一份详细的方案，为世界各地旨在快速准确地对SARS-CoV-2进行测序的研究人员提供指导。该方案的特点是一组扩增子测序引物IDT能够提供(arctic nCoV-2019 V3面板)。协议和 引物被发送给全球40多个国家的100个研究小组的任何需要它们的研究人员。这一伙伴关系有助于建立全球冠状病毒测序能力，重要的是，确保了结果的可重复性，这在跨区域进行比较时至关重要。

尽管从长远来看，NGS方法可以节省时间和成本，但保护所有组件的成本可能很高。为了帮助改善获取和负担能力，IDT最近启动了一个项目，其目标是通过与那些无法获得大规模基因组学项目设施(包括绘制新型冠状病毒图谱以及其他研究领域)的研究人员合作，消除最新NGS技术的障碍。

我们的首任合伙人是 华盛顿大学麦克唐奈基因组研究所(MGI)。该研究所有着令人印象深刻的创新历史，在其成就中，它是第一个对癌症患者的完整基因组进行测序，以观察她的疾病的遗传根源。自新型冠状病毒出现以来，该研究所最近一直在使用各种NGS工具来绘制其基因和谱系。

NGS代表了一系列强大的战略，不仅针对当前的病毒大流行，而且针对包括埃博拉、结核病和人乳头瘤病毒在内的许多其他传染病。 各机构之间的合作至关重要，因为它可以加速 打破研究障碍，加速进步。随着我们在全球范围内应对严重的现有和新出现的疾病，并支持当前和未来几代生命科学家的开创性工作，这一点变得更加重要。