新项目为追踪SARS-CoV-2变体提供了有效方法
一个跨学科研究小组开发了一种快速、经济有效的方法来检测SARS-CoV-2变体的传播。SARS-CoV-2是导致COVID-19的病毒。该团队由美国国立卫生研究院快速加速诊断(RADx)技术项目资助，采用了一种可定制的基因分型方法来识别已知的变异和亚变异。该方法可以增强当前使用下一代病毒样本全面测序的监测方法，帮助将测序工作集中在代表未知和新出现变体的样本上。
他们的研究发表在临床微生物学杂志，研究小组提出，基因分型可以有效地用于SARS-CoV-2变体分类。基因分型是一种相对低成本、大批量的实验室技术，被全国数以千计的临床实验室使用，对硬件和软件的要求最低。该技术将重点放在遗传参考点或标记上，并将对30,000个碱基对的SARS-CoV-2基因组进行测序的密集过程限制在大约45个或更少的相关改变的焦点集上，这些改变可以区分在给定时间内流通的亚变体的多样性。它是由聚合酶链反应(PCR)，这项技术已经成为COVID-19实验室检测的一部分。该团队表明，已知的变异可以在一到两天内成功识别，而成本只是下一代测序的一小部分。
该研究小组是RADx技术项目变体任务小组(VTF)的一部分。RADx技术由美国国立卫生研究院的国家生物医学成像和生物工程研究所(NIBIB)领导。NIBIB主任Bruce J. Tromberg博士说:“工作组的工作提供了一种可以广泛采用的方法，可以改进数据收集和报告。”“随着SARS-CoV-2的变体不断出现，了解它们在哪里传播以及传播速度有多快至关重要，这样才能实施对策。通过这种方法，我们可以开发新的检测方法，并在识别出新的变异后大约两周内将其投入实验室。”
虽然全球报告的COVID-19病例已超过4亿例，但只有一小部分阳性检测样本被测序，在美国约为5%。对病毒基因组进行测序，虽然是识别未知变异的必要条件，但成本高昂，可能需要两到三周的时间。增加测序复杂性的是，只有大约一半的阳性样本具有足够的可检测RNA以获得高质量的结果，并且测序运行是分批进行的，有时延迟了结果的及时报告。2021年夏天，当Alpha变异数量下降，Delta变异在美国出现时，美国国立卫生研究院的RADx技术项目承担了评估更快、更有效的变异追踪替代方法的挑战。
在2021年9月之前的样本数据模拟中，RADx Tech VTF团队与圣地亚哥的生物信息学研究平台公司Rosalind, Inc .密切合作，设计了一组用于检测病毒或阳性和变异识别的标记。根据世界卫生组织(WHO)的说法，他们指定了3种用于确定阳性的标记和45种其他标记的组合，用于确定当时最流行的10种变异:Alpha, Beta, Gamma, Delta, Epsilon, Eta, Iota, Kappa, Lambda和Mu。在至少96%的阳性结果样本和至少99%的阴性结果样本中，基因分型结果与测序结果一致。
随后，他们能够减少标记冗余，并将标记数量从48个压缩到16个，在变体识别方面几乎具有同样有效的性能。随着基因分型面板中标记的每一次减少，研究人员可以预测成本和时间的相应节省。在Omicron出现后，团队进一步简化了面板，仅由四个标记组成，以覆盖循环变体(Delta和Omicron);没有变异匹配的阳性样本可以用于下一代测序。
接下来，研究小组分析和监测了2021年11月至2022年1月期间收集的数千份阳性样本，期间出现了欧米克隆变体。他们对SARS-CoV-2阳性样本的分析显示，欧米克隆变体的相对流行率从2021年12月中旬的约40%上升到当月月底的90%以上，而德尔塔病毒在同一时期从约60%下降到不到10%。到2022年1月中旬，欧米克隆变异的患病率进一步增加到95%以上，而德尔塔则下降到不到5%。
RADx Tech VTF团队负责人Eric Lai说:“基因分型平台在全国数千个临床和研究实验室中普遍可用。”“有可能，如果这种测试方法得到进一步开发和授权临床使用在美国，医院实验室可以订购试剂，验证检测结果，并在几个小时内对单个样本进行基因分型，以了解一个人是否感染了COVID-19，以及他们感染了哪种变体。”他还指出，与下一代测序相比，更快的周转时间可以帮助制定决策，例如定制单克隆抗体治疗。
该团队与罗莎琳德签订合同，开发一个免费的公共仪表板，显示各州的阳性率和流通中的每种变异的百分比，说明基因分型和测序如何作为监测框架的一部分协同工作。随着越来越多的公共卫生和私人检测实验室采用这种基因分型方法并将其数据提供给传染病当局，这种追踪工具——罗莎琳德covid -19追踪器可能会变得越来越强大。根据与NIH的合同，纳什维尔的Aegis科学公司的测试实验室;螺旋，圣地亚哥;和西雅图华盛顿大学医学中心采用了基因分型方法，并向罗莎琳德追踪器提供数据。美国国立卫生研究院与旧金山南部的赛默飞世尔科学公司签订合同，提供运行基因分型试验所需的仪器、耗材、试剂、软件和单核苷酸多态性标记分析。
由于论文中报道的研究已经完成，该团队已经进一步开发了基于最近变体景观识别Omicron亚变体的技术。在几周内，更新了基因分型面板标记，以区分ba2、ba2.12.1、ba4和ba5。“这种适应性和我们重新定位标记的速度非常重要，”赖说。
“所有与此相关的材料基因分型研究报告的合著者、RADx Tech项目协调员艾米丽·肯尼迪(Emily Kennedy)说。“论文中提供了这些资源的链接，这样我们就可以作为公共卫生工具分享这些信息。”
进一步探索
