病毒测序可以揭示SARS-CoV-2如何传播和演变
埃默里大学(Emory University)生物学副教授卡蒂亚·科尔(Katia Koelle)说，SARS-CoV-2病毒变异的出现给抗击COVID-19的战斗增添了新的花样，这突出表明需要更好地监测该病毒的基因组。
“改善各州对SARS-CoV-2的基因组监测将真正帮助我们更好地理解病毒导致这种流行病正在美国演变和传播，”Koelle说。“需要更多的联邦资金，以及集中标准样品收集和基因测序。研究人员需要获得这些元数据，以便更好地跟踪病毒在地理上是如何传播的，并确定任何可能使其更难控制的新变种，以便卫生官员能够更快、更有效地作出反应。”
Koelle研究了两者之间的相互作用病毒进化以及病毒感染性疾病的流行。她是《观点》杂志刚刚发表的一篇文章的资深作者科学关于SARS-CoV-2测序对控制COVID-19大流行的重要性。
迈克尔马丁，博士。埃默里人口，生物学和生态计划和Koelle实验室成员的学生是科学文章的第一个作者。大卫凡内斯伯格是Koelle实验室的博士后研究员，是共同作者。
“对SARS-CoV-2的研究一直在以闪电般的速度进行，”马丁说。“这种加速为我们提供了迄今为止快速收集到的一种疾病的最大数据集之一。到目前为止，我们已经了解了很多关于这种病毒如何传播和适应的知识，但我们仍有许多盲点需要解决。”
本文总结了对SARS-COV-2的关键见解，该界面已经通过从个体患者样品测序其基因组已经获得的。它还引用了仍然存在的挑战，包括元数据的收集和集成到遗传分析以及开发更有效和可扩展的计算方法的需求，以应用于数十万个基因组。
基因组是生物体的遗传物质。人类基因组由双链DNA组成，编码在四个不同的核苷酸基本字母中。单身人类基因组由超过30亿碱基对组成。相反，冠状病毒的基因组，包括SARS-COV-2，由RNA制成，其可以具有比DNA更简单的结构。例如，SARS-COV-2基因组由单个RNA股线组成，只有30,000个母线。排序是一种提供这些字母的读出的技术。
如果从某人的鼻子或嘴中提取的样本中发现了SARS-CoV-2病毒，这就证实了此人携带病毒的可能性，无论他们是否有COVID-19症状。样本中的病毒也可以测序。
“测序病毒就像指纹一样，”Koelle解释说。“根据样本之间的指纹匹配程度——也就是它们在基因上的相似性——你有时可以知道谁感染了谁。”随着时间的推移，从某一特定地区的感染者身上提取的样本序列分析可以提供更多的信息。”
SARS-COV-2测序数据的分析使研究人员能够估算SARS-COV-2溢出到人类的时间;确定其全局传播中的一些传输路线;确定感染率以及如何在区域内改变;并确定一些关注的新变种的出现。
病毒基因组可以在复制过程中发生突变，在传播给新人时改变字母。这些随机突变中的大多数可能不会影响病毒的传播性或毒性，但有少数可能使其更难抗击。例如，早期证据表明，最近在英国出现的SARS-CoV-2变种可能更容易传播，而且可能更严重。南非发现的一种变异可能会降低现有疫苗的效力，而巴西首次发现的一种变异也包含变异，卫生官员担心这种变异可能会使病毒传播得更快。
“难以确定哪些变体实际上改变病毒因混淆因素而转化，传播和引起疾病的变化，”马丁解释道。例如，如果一个变体更快地蔓延，你必须挑逗这是因为它是因为它变得更加传播，或者如果被感染有人参加了大型聚会。“
他补充说，研究人员掌握的数据越好，他们解决这些难题的速度就越快。
近年来的技术进步使测序数据的生成效率更高，成本更低。在SARS-CoV-2出现仅仅一年之后，公共数据库中就有超过40万份SARS-CoV-2的序列，例如2008年启动的GISAID平台，该平台旨在在世卫组织全球流感监测和反应系统的国家流感中心之间共享信息。
“SARS-COV-2的一大块公共排序数据已经从英国出来，”Koelle Notes。“这是因为英国政府有一项倡议进行SARS-COV-2基因组的高密度抽样。”
来自英国的丰富数据有助于识别英国在迅速蔓延的英国的出现。“除了已经确定的世界其他地方，世界其他地方可能还有其他令人担忧的变体，但我们只是不知道，因为我们在这些地方的监视不知道，”Koelle说。
Koelle说:“尽管美国在对全国样本的SARS-CoV-2进行测序方面进展缓慢，但已经有几项出色的病毒测序工作和系统发育分析，主要是由学术研究人员推动的，这些工作有助于更多地了解SARS-CoV-2在当地的传播。”“我们在美国有这方面的专业知识，但这方面的努力比较零碎。”
马丁说:“我们需要一个协调一致的全国标准化项目，在美国对SARS-CoV-2进行广泛的测序。”“现在收集的大部分数据只有一个州标识符，但我们需要更大的分辨率，同时也要保护患者的隐私。例如，更多的县级标识符将是大大提高数据质量和深度的一种方法。”
一旦Covid-19大流行发霉eBB，必须继续建立国家基础设施和传染病监测系统 - 包括病毒测序，并将其保持在位，这两个都是研究人员压力。
“将会有更多的传染病大流行，我们需要更好地准备，”马丁说。
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