疾病侦探:在前线工作

“如果你了解敌人,了解你自己,你不需要担心一百年战争的结果。”——《孙子兵法》,中国将军,军事战略家,作家、哲学家和作家的战争的艺术。

纵观人类历史,我们一直处于战争状态与传染性病原体。从黑死病(1346 - 1353)造成全球75 - 200人死亡,目前冠状病毒(死亡人数目前2130 *)。科学家和医生一直试图用《孙子兵法》应对疾病暴发的哲学基础。第一个流行病学家在1854年英国医生约翰·斯诺。他找到霍乱病例,并最终成功地识别污染水的疾病传播的手段。人类的水源被隔离,减少疾病的传播。如今,更先进的技术,如基因组测序,获得利用传染性病原体的信息。

病毒是什么?

病毒是地球上最小的传染性病原体之一,没有主机,无法生存和繁殖。病毒的主要目的是提供其DNA或RNA基因组进入宿主细胞,使其遗传密码可以被复制,和更多的病毒颗粒。不幸的是我们和其他动物招待他们,病毒可以通过杀死细胞或使我们生病扰乱细胞功能。如果病毒感染,它可能会导致 流行 (疾病的爆发,大于我们通常看到的人口)或大流行(流行病,前往其他国家)。

为什么一个病毒基因组序列?

如果病毒的表面蛋白是公认的免疫系统,免疫系统能产生抗体,可以阻止感染。错误在DNA或RNA序列可以复制。如果突变是不利的,很可能这些变体将丢失的人口。然而,如果改变病毒具有选择性优势,那么它很可能变种将通过人口发展和传播。例如,如果突变引起病毒表面蛋白的改变,减少现有主机抗体的能力识别和消灭病毒,这些病毒变异可能占主导地位。这些变化被称为 抗原漂移或抗原转变 。抗原漂移发生在病毒获得小变化可能导致病毒越来越immunoevasive。抗原转变发生在病毒经历主要“跳”的变化和可能成为有能力从一个动物宿主人口,例如,——这就是所谓的溢出效应。抗原漂移然后抗原出现的更为频繁转变。

测序在流行病病毒可以帮助确定病毒的来源,跟踪疾病的传播,帮助创建诊断测试和开发疫苗。样品制备的成本和时间,测序整个基因组已经大大减少了在过去的十年。因此,它已成为一个多 更容易的工具 在疾病暴发的调查。

2013年的埃博拉病毒疫情

的 2013年埃博拉病毒疫情 对这种疾病引起的死亡规模空前的报告28646例和11323例,报告死亡。科学家怀疑病毒的抗原转移事件,促使爆发使从蝙蝠传染给人类。这是流行的起源可以追溯到Meliandou的村庄,在几内亚,西非,two-year-old-boy已经死了。男孩通过了疾病到他的母亲,他的三岁的妹妹,和他的祖母(谁都死了),疾病搬走前的村庄,通过人口几内亚、利比里亚和塞拉利昂。病毒通过直接接触传播并非常具有传染性。

基因组测序和数据共享的重要“武器”在这一流行病。直到今天,货币在科学出版物,常见的短语“出版或灭亡”。通常,研究实验室将持有序列数据,直到成为公开出版。这种方法可以在流行的快节奏的世界里,devasting出版物可以需要几个月或几年到达读者。然而,埃博拉疫情期间,科学家逆势而动,出版前公布的数据。

埃博拉先锋是 当然喽博士Sabeti 2014年和她的实验室。5月23日,这个实验室被疑似埃博拉病毒样本的情况。一旦确认为埃博拉,更多的患者样本要求6月15日,2014年,12埃博拉病毒感染患者的病毒基因组测序。被张贴在所有的序列 国家生物技术信息中心 网站,所以其他科学家可以看到结果立即和免费。2014年8月下旬,一篇论文发表在 科学 详细的结果99全基因组序列。基因组提供病毒突变的信息数据随着时间的推移,指着爆发的起源。

向遥远的样品测序设备有很多问题,比如需要很长时间等待,破坏样品和风险增加人员(测序的旅游设施的时间越长,越多的人将处理传染性样本)。随着疫情的进展,进行了全基因组测序。 劳伦·克劳利博士 科学家在2015年4月爆发的前线。与她的实验室设备装配成一个行李袋子,她的团队能够得到测序结果在24小时内收到积极的埃博拉病毒样本。根据这些信息,建立了传动链,并帮助努力建立有效的检疫,防止进一步传播。

科学家们如何使用冠状病毒基因组数据(2019 - ncov)爆发?

相同的数据共享原则存在过去埃博拉疫情再次开始出现在新的冠状病毒的爆发。但是,这一次测序已经成为更有成本效益的和更快的。

冠状病毒 西文 代表人类呼吸道病毒的一个大家庭。大部分人都有被感染的冠状病毒在他们的生活,一些菌株引起上呼吸道感染类似于普通感冒。在 近20年来 , 三冠状病毒株抗原转移注意已成为产品,导致临床症状从轻微症状更“严肃”的问题。这些菌株;严重急性呼吸系统综合症(SARS)、中东呼吸综合症(即现在的新冠状病毒(COVID-19)。仍有新的冠状病毒的名称混淆,该病已正式被命名为世卫组织作为COVID-19,然而病毒(2019 - ncov)仍然是目前已知的多重身份。 “非典” 在2003年初首次报道,起源于麝香猫。在这个流行8098人患病,774人死亡(病死率:10%)。 即 出现在2012年从骆驼和最初的传播。在疫情期间,有2494例确诊病例和858例死亡(病死率:35%)。的病死率COVID-19无法计算,直到流行已经结束。

2019 - ncov出现在武汉,中国在2019年底。最初的冠状病毒感染者与海鲜和活体动物市场有关。这种病毒如何传播的具体动态尚未确定。通常,呼吸道疾病是通过飞沫传播的感染者咳嗽或打喷嚏时创建的,或通过污染的表面。冠状病毒感染的症状从轻微到严重,迄今为止,也没有特定的治疗这种疾病。疗法的发展,然而,由于疾病的新奇,支持性护理是目前唯一的推荐治疗。

类似于埃博拉病毒疫情,科学家正在做一个很重要的工作在保持数据 公共可访问 ,是免费提供的。这种方法大大加速研究。2020年1月29日,巴斯德研究所 冠状病毒的全基因组测序 被称为“2019 - ncov”,成为欧洲第一研究所自年初以来爆发。整个基因组被确认在仅仅三天。世界各地的20其他序列已经完成,并免费提供。这种快速测序和传播信息迅速发生超过埃博拉疫情期间,主要是由于更便宜、更快的测序技术的可用性。

到目前为止,2019 - ncov样本似乎彼此密切相关。缺乏多样性这些病毒在人群中显示小免疫力,因此,应用选择性压力不大的冠状病毒毒株变异以适应和蔓延,然而在这个早期的时间点在流行这很投机。

为了防止进一步传播,科学家和医务人员需要进行彻底的病例和疫情调查。识别那些2019 - ncov、准确诊断测试需要开发和部署。诊断可以通过聚合酶链反应(PCR)检测病毒和肺部x射线寻找临床变化。有一个有效的PCR诊断,科学家们需要识别病毒的独特和守恒的地区。病毒基因组序列的更全面的知识,更好的科学家们正在设计pcr测试特定和敏感检测冠状病毒。因此, 谁 (与德国合作感染研究中心查利特-柏林夏洛蒂)和 疾病预防控制中心 都发表了新的实验室检测/协议。

利用基因测序流感预测

在北半球,2018年10月- 2019年5月, -.429亿- 37.4 与流行性感冒(流感)生病,36400 - 61200人死亡。流感的症状和体征包括呼吸系统症状,肌肉酸痛、恶心、肺炎和呼吸衰竭。

流感是由 流感病毒 的一部分Orthomyxoviridae病毒的家庭。流感是一种单链RNA病毒引起急性呼吸道疾病在消极意义上讲人类。有三种类型(A、B和C),人口中流传。B和C类型的流感病毒变异缓慢,在低水平循环。

类型变异更迅速,可以从个人,因此逃避免疫应答之前感染或接种流感病毒。我们的免疫系统主要识别流感通过识别两个表面蛋白:血凝素(HA)和神经氨酸酶(NA)。流感病毒的名称取决于病毒HA、NA的版本,如H1N1和H3N2。H3N2已知突变率高,因为它可以改变以每年3 - 4个氨基酸残基。HA、NA的突变,改变关键残留负责免疫识别将病毒隐藏起来的免疫系统。

流感疫苗在流感季节的开始发达,基于科学预测流感毒株可能造成问题在即将到来的流感季节。帮助优化疫苗的发展,有一个全球倡议 “GISAID” 旨在帮助分享所有类型的流感病毒序列。这项计划旨在调查流感演化通过提供一个公共数据集的完整的流感基因组序列的集合代表不同物种分布的隔离。这个资源为国际研究人员提供有价值的信息,需要开发疫苗、治疗和诊断,以及提高整体的理解分子进化的流感和其他遗传因素,确定毒性。这些知识可以帮助减轻年度流感流行的影响和改善流感疫苗的科学知识。一旦疫苗设计决定 五到六个月 第一批可用。

结论

在过去的几十年里,基因组测序变得更快、更便宜,这意味着全球研究小组可以使用它作为一个工具来战斗,战胜疫情上升。最近流行期间,我们看到越来越多的科学家们无私地把病人高于自我的需要。通过迅速释放对全球科学界有价值的数据,更多的资源可以应用于流行的问题。如果人类想要击败任何未来的流行和其他危机,那么科学家需要愿意免费继续赚更多的数据。

*正确的写作(20/02/2020)