利用基因组学的力量检测和跟踪SARS-CoV-2变体
监测病毒基因组的变化继续在应对COVID-19大流行方面发挥关键作用。
COVID-19大流行已在全球造成450多万人死亡，超过2亿人感染了新型冠状病毒SARS-CoV-2。自2019年12月该病毒首次在中国出现以来，对数百万个阳性样本的基因测序数据的分析揭示了该病毒的进化过程。
“SARS-CoV-2基因组的变化以每月大约一到两个突变的速度发生，”他说亚历山德罗·卡拉贝利博士，英国剑桥大学COG-UK研究助理。
大多数突变对SARS-CoV-2的生物学影响很小或没有影响，并持续存在于该病毒的后代中，为跟踪其传播提供了有用的“标签”。
“通过了解病毒在特定环境下的传播途径，如工作场所或监狱，这可以帮助决定需要采取什么行动来控制疫情，”他说帕特里夏·布伦南他是美国旧金山Chan Zuckerberg Initiative的科学产品管理总监。
但一些突变可以改变SARS-CoV-2的生物学行为，例如提高传播能力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，因为它们可能威胁到疫苗的性能，治疗方法，诊断工具或其他公共卫生和社会措施。
SARS-CoV-2的结构和演变
2020年1月， 首次获得SARS-CoV-2基因组序列 使其能够被归类为冠状病毒，并提供其遗传内容和组织的精细细节。病毒已经 四种主要结构蛋白 :刺突蛋白、膜蛋白、包膜蛋白和核衣壳蛋白。
Carabelli说:“获得SARS-CoV-2序列数据为选择作为疫苗靶点的基因提供了基础，从而影响了疫苗设计，并支持了COVID-19分子诊断测试的开发。”
虽然像SARS-CoV-2这样的冠状病毒已经进化出了一些校对机制来维持它们的基因组，但仍然可能发生随机错误。
卡拉贝利解释说:“随着突变的积累，随着时间的推移，这会导致病毒种群中的许多差异。”
但是一些突变可以改变病毒的行为——如果它们赋予了某种优势，比如改变了病毒致病或从一个人传播到另一个人的能力，这些突变就会持续存在。编码刺突蛋白的基因发生的变化尤其令人感兴趣，因为它参与了病毒进入人类细胞的过程，并且是大多数病毒的目标 COVID-19疫苗 ．
Carabelli说:“令人担忧的是，可能会出现导致疫苗效力降低的突变。”“迄今为止在数值上最重要的突变是刺突蛋白变体D614G，它在病毒首次出现时并不存在，但现在几乎无处不在。”
具有基因组变异弹性的SARS-CoV-2精确监测
由于持续传播，现在有几个SARS-CoV-2的突变变体。这些变体已经出现，并迅速改变了病毒动态，从而威胁到正在进行的限制SARS-CoV-2传播的公共卫生努力。下载此应用程序注意，发现一种监测检测方法，在新变体出现时仍然有效，同时提供高灵敏度和捕获效率。
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检测和跟踪变异
自大流行开始以来，世界各地的研究人员以前所未有的速度生成和共享了SARS-CoV-2基因组序列。在国际上，这些数据被存放在一个叫做 GISAID -现在包含超过350万个病毒基因组。这样就可以分析和跟踪世界各地出现的任何变体——根据它们所包含的突变集进行分类。
Carabelli解释说:“新的变异被检测到，要么是因为它们在基因组中出现了我们知道是危险的突变，要么是因为它们比其他变异生长得更快。”
的 世界卫生组织(WHO)目前已将SARS-CoV-2分为四种变体 作为“关注的变体”，或VOC -具有变异的病毒具有有利的特性，如增加传播力或毒性。
2020年9月，英国首次检测到首个挥发性有机化合物B.1.17，或“alpha”，不久之后，分别在南非、巴西和印度首次检测到B.1.351 (beta)、P.1 (gamma)和B.1.617.2 (delta)。所有这些新变种都比在武汉发现的原始病毒更具传染性，传播速度更快，并具有一定程度的免疫逃避能力。
Carabelli说:“新的变异将继续出现，尽快从传染性、传播性和抗原性方面了解新变异的表型是很重要的。”
COVID-19疫苗
一个主要问题是，COVID-19疫苗的有效性可能会受到SARS-CoV-2变种的出现的影响——随着病毒继续传播，这可能会变得越来越成问题，增加了其进一步进化的机会。
“随着我们的发展，我们可能会看到目前形式的疫苗变得不那么有效，”他说 Patrick Ayscue博士 他是美国旧金山陈-扎克伯格生物中心的高级生物安全研究员。
监测病毒演变的全球努力将需要继续确定任何可能影响正在进行的疫苗接种计划的长期有效性的变化。
Carabelli说:“追踪病毒突变是疫苗推广的一个重要监测伙伴，而且只要需要疫苗，就可能需要它。”
COVID-19疫苗可能必须定期更新，以反映病毒的任何变化。
“用于开发COVID-19疫苗的许多最新技术的伟大之处在于 比如信使rna疫苗 -是他们可以快速更新，以针对这些新兴的变种，”Ayscue说。
我们将何去何从:对COVID-19的反思
在不到两年的时间里，关于SARS-CoV-2及其变体已经有了很多发现，迄今为止已经研制出了几种疫苗。利用几十年来在新疫苗技术、病毒免疫学、结构生物学和蛋白质工程研究方面取得的进展，以及临床试验操作，七种疫苗经历了快速开发、评估、制造和部署的过程。下载此应用程序可探索旨在改善COVID-19检测以及疫苗和治疗方法开发的各种解决方案。
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告知公共卫生措施
基因组监测也被证明是确定病毒如何在社区或人群中传播的有用工具。bet188真人比较来自不同人群的病毒可以为疫情调查提供额外的粒度，从而能够对最有效的感染控制措施做出快速决策。
Ayscue解释说:“基因组数据对于了解传播途径非常有用——它可以梳理出聚集性感染是与在该环境中感染的人有关，还是与从外部感染的人有关。”“这本质上是给你面包屑来跟踪这些突变，找出病毒传播发生的地方——提供证据，告诉你需要采取什么措施来破坏它。”
但COVID-19大流行暴露出公共卫生系统目前在国家和国际层面对循环病原体进行基因组监测的能力存在巨大差异。
“包括美国在内的许多国家的公共卫生系统极其分散，”布伦南说。“这意味着前线工作通常是由不具备进行这些分析所需技能和基础设施的人完成的。”
开发了一个开源的自由软件工具，叫做 阿斯彭 这是该技术民主化的一步——使各个公共卫生实验室能够独立地进行基因组分析和解释数据。
“人们可以加载他们的数据并进行分析，这样他们就可以看到突变发生在哪里，”布伦南说。“他们可以从人口来源的角度来看待这些问题，并找出需要采取行动的地方。”
为未来的大流行病做好准备
从了解传播途径到跟踪病毒进化，对SARS-CoV-2基因组进行测序一直是形成应对当前大流行的关键驱动因素。
Carabelli说:“基因组监测和如此大规模地使用病原体基因组来跟踪病毒的传播、研究当地疫情并为公共卫生政策提供信息，标志着病毒基因组研究进入了一个新时代。”
国际社会需要共同努力，建立必要的基础设施，为未来的大流行病做好准备。
布伦南说:“如果说COVID-19教会了我们什么的话，那就是只要人们还在流动，边界就不存在了。”“我们需要把研究人员开发的工具应用到更容易应用和使用的地方。作为一个社会，我希望我们能比过去几十年更努力地做到这一点。”
