为什么我们需要更多的基因组监测来追踪冠状病毒并帮助结束COVID-19大流行

“你不能修正你不衡量的东西”是商界的格言。在公共卫生领域也是如此。

大流行初期，美国努力满足对人们进行SARS-CoV-2检测的需求。这一失败意味着官员们不知道感染COVID-19的真实人数。他们只能对大流行作出反应，而不知道它传播的速度有多快，也不知道采取何种干预措施将风险降至最低。

现在美国在另一种检测方法上也面临着类似的问题:基因测序。与诊断感染的COVID-19检测不同，基因测序破解患者样本中的SARS-CoV-2病毒基因组。知道了基因组序列帮助研究人员了解两件重要的事情——病毒是如何变异的以及它是如何在人与人之间传播的。

在COVID-19大流行之前，这种基因组监测主要用于耐药性细菌的小型研究、暴发调查和流感株监测。作为基因组流行病学家和传染性疾病专家们，我们每天都在实验室里进行这类测试，试图弄清楚冠状病毒是如何在人群中进化和传播的。

特别是现在，随着令人担忧的新型冠状病毒变异继续出现，基因组监测在帮助控制大流行方面可以发挥重要作用。

跟踪病毒的传播和变化

基因组测序涉及破译核苷酸分子的顺序，这些核苷酸分子构成了一种特定病毒的遗传密码。对于冠状病毒来说，该基因组包含一串约3万个核苷酸。每次病毒复制时，都会产生错误。这些基因密码中的错误被称为突变。

大多数突变不会显著改变病毒的功能。其他的可能是重要的，特别是当他们编码重要元素，如冠状病毒突增蛋白那作为进入人体细胞的钥匙而引起感染。穗突突变可能会影响这种病毒的传染性有多强，感染可能会有多严重，以及目前的疫苗对它的保护效果有多好。

研究人员对此尤其关注对于任何突变将病毒标本与其他病毒标本区分开来，或与已知的变异相匹配。

科学家可以利用基因序列来追踪病毒是如何在社区和内部传播的卫生保健设施。例如，如果两个人的病毒序列之间的差异为零或很少，这表明病毒从一个人传播到另一个人，或从一个共同的来源。另一方面，如果序列之间有很大的差异，这两个个体并没有从对方那里感染病毒。

这种信息让公众知道健康官员们为公众量身定做干预措施和建议。基因组监测在卫生保健机构中也很重要。比如我们的医院,使用基因监测来发现疫情那否则都错过了通过传统的方法。

监视可以提供一个警告

但是，研究人员如何知道变异是否正在出现，人们是否应该对此感到担忧?

以在英国首次检测到的B.1.1.7变种为例，它具有强大的基因组监测功能。公共卫生调查人员发现，一个具有多种变化的特定序列，包括刺突蛋白，是在英国有上升趋势即使在国家关闭的情况下，这种病毒正在迅速传播，比前几次更明显。

科学家们进一步研究了这种变体的基因组，以确定它是如何克服距离建议和其他公共卫生干预措施的。他们在刺突蛋白中发现了特殊的突变，如∆69-70和n501y，这使得病毒更容易感染人类细胞。初步研究表明，这些突变意味着更高的传播率，这意味着它们更容易传播从一个人到另一个人比之前的菌株。

然后，疫苗研发人员和其他科学家利用这些基因信息来测试新变种是否会改变疫苗的工作效果。幸运的是,初步研究尚未经过同行评议的B.1.1.7变种对目前的疫苗仍然敏感。更令人担忧的是P.1等其他变体。和B.1.351，分别在巴西和南非首次发现能否避开疫苗产生的一些抗体。

建立基因组监测系统

检测关注的变异并制定公共卫生应对措施需要一个强有力的基因组监测计划。也就是说，科学家们对来自COVID-19患者总数约5%的病毒样本进行了测序，这些样本被挑选出来，代表了最易患这种疾病的人群。如果没有这些基因组信息，新的变异可能会在全国和全球范围内迅速传播而未被发现。

那么美国在基因组监测领域吗?不是很好，而且远远落后于其他发达国家排名第34位每数病例测序的SARS-CoV-2基因组数。即使在美国，也有状态之间的变化很大为每数病例测序的基因组，范围从田纳西州(0.09%)到怀俄明州(5.82%)。

但这种情况即将改变。美国疾病控制与预防中心(Centers for Disease Control and Prevention)正与联邦政府的其他机构合作，与私人实验室、州和地方公共卫生实验室、学术界等开展合作来提高美国的基因组监测能力

达到新这是白宫设定的5%的国家目标但这并不像为实验室支付高昂的测试费用那么简单。实验室必须收集样本，通常来自不同的来源:公共卫生实验室、医院、诊所、私人检测实验室。一旦测序测试完成，生物信息学家就会使用先进的程序来识别重要的突变。接下来，公共卫生专业人员将基因组数据与流行病学数据合并，以确定如何病毒正在蔓延。所有这些都需要在培训人员以团队的形式完成这些任务方面进行投资。

最终，要想有用，一个成功的基因组监测项目必须是快速的，数据必须立即向公众提供，以便为公共卫生官员和疫苗制造商的实时决策提供信息。这一项目是公共卫生工具之一，将有助于控制当前的大流行，并使美国有能力应对未来的大流行。

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