大学筛选项目让研究人员对欧米克隆的传播有了关键的早期认识
奥米克隆于2021年11月24日首次在南非被报道，短短几天内就已经在美国传播，随着它渗透到每一所学校、餐厅和家庭聚会，导致SARS-CoV-2病例数量激增。但到底是什么时候omicron取代了delta变异成为了优势基因呢?它到底多快就接管了?
这些都是由哈佛医学院的研究人员领导的一个团队开始实时研究的问题，他们使用一种新的、更快的变种确定技术来分析来自地区大学筛选项目的SARS-CoV-2样本。
他们的分析发表在5月25日临床传染病，表明omicron比专家预测的更早到达马萨诸塞州，并在几天内接管了它——该研究的作者立即将这一信息提交给了当地医院和公共卫生部门，以便为COVID-19病例激增做好准备。
“欧米克隆在全球占据主导地位的速度非常快，它在波士顿的崛起也是如此。它发展得如此之快，如果不是大学运行的这些筛查项目，我们就会错过很多病例，但有了它们，我们就能记录下这种接管，”哈佛大学陈曾恒公共卫生学院(Harvard T.H. Chan School of Public Health)流行病学副教授、论文作者之一比尔·哈纳奇(Bill Hanage)说
波士顿大学、哈佛大学和东北大学的研究人员合作分析了他们的无症状筛查项目中的SARS-CoV-2样本。他们发现，早在SARS-CoV-2到达一个社区9天后，就有90%以上的感染是由欧米克隆引起的。此外，10%的病例大学在马萨诸塞州的omicron达到10%标记之前的10天，社区都受到了omicron的影响。
Omicron在大学的竞争比它在整个州的竞争早了一到两周。此外，感染omicron的患者比感染delta的患者病毒载量更低，这表明omicron传播的增加是由于变异本身的特性，而不是更多的病毒的存在。
这项研究不仅帮助拉响了omicron的警报，还表明大学校园可以提供有价值的监测中心，建立监测项目，以便及早发现早期的传染病爆发。
HMS Blavatnik研究所系统生物学副教授、资深作者Michael施普林格说:“大学有点像一个大熔炉，反映了周围的社区，所以它们是接收东西的好地方。”
快速接管
12月初，研究人员在波士顿地区大学的筛查项目中开始看到COVID-19病例的增加，与马萨诸塞州整体病例的上升相一致——到12月中旬，大学被阳性病例淹没。
施普林格回忆说:“我们都看到欧米克隆正在世界各地传播，并将来到马萨诸塞州。”施普林格补充说，与此同时，“我们检测实验室的阳性病例数量非常令人震惊”，因为它比仅仅几周前的数量呈指数级增长。
确定SARS-CoV-2样本是一种变体还是另一种变体的标准技术包括对整个病毒基因组进行测序，这一过程通常需要7到10天才能完成。事实上，当omicron到达马萨诸塞州时，许多对SARS-CoV-2进行基因测序的实验室积压了大量样本，使他们在了解omicron的真实流行情况方面落后了一两个星期。
随着时间的流逝和COVID-19病例的增加，研究人员知道他们需要一种更有效的方法来区分omicron和delta，到目前为止，这占了99%以上的病例。他们采用了一种变异决定技术，该技术最近由尼科尔·韦尔奇(Nicole Welch)开发。韦尔奇是HMS、麻省理工学院和哈佛大学布罗德研究所的博士候选人，也是这篇论文的作者之一。该技术结合了PCR基因扩增和CRISPR基因编辑技术，以锁定区分delta和omicron的特定基因突变。
第一作者、医学博士布列塔尼·彼得罗斯(Brittany Petros)说:“我们不是对整个病毒进行测序，而是询问在特定位置是否有定义突变共同充当病毒变体的标记。”HMS和Broad研究所的候选人。
研究小组发现，基于变种之间仅有的3个核酸差异，omicron和delta可以在数小时内被区分出来。此外，研究人员使用了来自世界各地的SARS-CoV-2序列数据库GISAID，确认了这三种核苷酸变化在99%的时间内将omicron与delta区分开来。
彼得罗斯说:“这确实让我们可以肯定地说，这种快捷方法对我们想要区分的变种是敏感和具体的。”
利用这种技术，研究人员确定，在大学社区，omicron在9到12天内完全超过delta。他们还发现，omicron在当地大学校园中出现并占据主导地位的时间比马萨诸塞州整体要早一到两周。尽管携带omicron的患者的病毒载量比携带delta的患者低，但它传播得很快。
哈纳奇说:“研究这些东西对了解新变异的传染性非常重要，以及这在多大程度上取决于绕过免疫系统的能力，这可能意味着我们需要更新疫苗。”
传播信息
研究人员与医院和公共卫生部门实时分享了他们的数据，这促使一些医院暂停了选择性手术，因为预计会有更多的人因COVID-19住院。
“我们意识到奥米克隆不会来;omicron已经在这里了，我们需要让所有人都知道，”施普林格说。
彼得罗斯补充说:“在我们生成数据的过程中，向医院和公共卫生部门的人员展示我们的数据，可以使公共卫生做出快速反应。”
马萨诸塞州的公共卫生部门也开始实施这种变异确定技术，以更快地分析SARS-CoV-2样本。
施普林格称:“国家接管了加工样品的管道，以惊人的速度将其转化为公共利益。”
彼得罗斯指出，同样的平台可以很容易地用于区分新的SARS-CoV-2变体，随着COVID-19大流行的持续和病毒的持续进化，这将非常重要。
施普林格和Petros说，有几个因素使大学成为分析omicron动态的理想场所。这些学校有全面的筛查项目，每个人每周都要检查一到两次，而不是只有当他们出现症状并寻求临床治疗时才检查。此外，大学社区往往包括许多来自周边地区的人。因此，来自不同人群的所有这些测试产生了一个可以轻松研究的大型、多样的数据集。
人们通常要在感染SARS-CoV-2几天甚至几周后才会因COVID-19住院，但大学的样本是基于对每个人定期检测的基础上，无论其症状如何，它一到达就捕获了omicron。
“我们说的是ο在完全被对手击败之后δ在9天内——在不到一个人因COVID-19感染和住院的完整周期内，”彼得罗斯说。
施普林格补充说:“实际上，从疫情发生、传播和出现问题到到达医院，有相当长的一段时间。”
在后勤方面，大学有大量的SARS-CoV-2样本，以及大量的研究人员和技术。“大学是创新中心。我们有新的和有用的技术，每个人都愿意合作，所以关键是我们如何帮助弄清楚发生了什么，”施普林格说。
许多大学现在停止了他们的SARS-CoV-2筛查项目，但施普林格和Petros同意，类似的项目在未来可能是一个有价值的工具。
“展望未来，我们需要思考如何阻止未来的大流行，以及如何更好地减轻标准的地方性传染病。监视某些社区可能会有帮助，因为它们能给我们早期反应，”施普林格说。
Petros补充说:“这表明大学是监测新出现的传染病和未来疫情的地方。”她说，这样的监测可以揭示一种新出现的疾病是如何传播的，以及不同的病原体谱系是如何相互竞争的。
现在，施普林格的实验室正在开发大规模的诊断面板，这将使分析SARS-CoV-2和其他病原体更便宜、更容易。彼得斯正在探索是否有可能改变研究中使用的技术，以对通过家庭快速抗原检测采集的SARS-CoV-2样本进行测序。她指出，随着无症状筛查项目的关闭，这种检测对于了解正在传播的SARS-CoV-2毒株或血统可能变得更加必要。
施普林格和Petros都强调，如果没有研究人员和机构之间的大量合作和快速数据共享，这项研究不可能完成——他们希望这种合作在未来继续下去。
施普林格说:“这些学校单独的任何一项研究都比不上来自多所不同学校的数据，在那里你可以看到相同的反应和相同的轨迹。”“我们正试图解决一个现实世界的问题，所以我们必须合作。”
