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在旧金山湾区的污金牌大只代理水中发现不同的


 
在旧金山湾区的污金牌大只代理水中发现不同的SARS-CoV-2变种



加州大学伯克利分校、创新基因组研究所、Illumina公司和斯坦福大学的一组科学家对从旧金山湾区的污水中收集的SARS-CoV-2冠状病毒进行了基因组测序。研究结果表明,污水中检测到的基因型与该地区临床样本中检测到的基因型相同。该研究目前可在medRxiv*预印本服务器上获得。
 
SARS-CoV-2 RNA的基因组测序是确定病毒进化和传播动力学的重要方法。在美国2019冠状病毒病(COVID-19)大流行初期,SARS-CoV-2全基因组测序数据显示,在纽约市和加利福尼亚州发生了多起病毒导入事件。此外,在华盛顿州首次引入某一特定类型的病毒基因型后,社区传播的频率更高。此外,大只的我不同的SARS-CoV-2菌株已经在旧金山的一个社区被确认。
 
鉴于人类粪便中存在SARS-CoV-2 RNA,目前已通过基于定量逆转录-聚合酶链反应(RT-qPCR)的废水测序方法估算了许多城市地区的病毒丰度。
 
在富集和未富集的废水元转录组中检测到的特征病毒。在(a) amicon超滤(病毒分选)和(b)二氧化硅样品的总RNA柱和乳中,RefSeq数据库中真核生物宿主病毒的相对丰度占总测序reads的百分比。所有样本都添加了Illumina呼吸道病毒面板。(c)未富集的元转录组中RefSeq病毒的相对丰度(左)和同一样本在Illumina呼吸病毒面板低聚富集后的相对丰度。(d)每40°L纯化RNA的病毒基因组拷贝数与每个样本SARS-CoV-2基因组完整性(以覆盖范围衡量)的关系。样本采用提取方法着色,点的大小对应于覆盖的平均SARS-CoV-2深度。
 
在富集和未富集的废水元转录组中检测到的特征病毒。在(a) amicon超滤(病毒分选)和(b)二氧化硅样品的总RNA柱和乳中,RefSeq数据库中真核生物宿主病毒的相对丰度占总测序reads的百分比。所有样本都添加了Illumina呼吸道病毒面板。(c)未富集的元转录组中RefSeq病毒的相对丰度(左)和同一样本在Illumina呼吸病毒面板低聚富集后的相对丰度。(d)每40°L纯化RNA的病毒基因组拷贝数与每个样本SARS-CoV-2基因组完整性(以覆盖范围衡量)的关系。样本采用提取方法着色,点的大小对应于覆盖的平均SARS-CoV-2深度。
 
当前的研究设计
 
为了确定旧金山湾区不同地区的病毒丰度和基因型流行率,本研究对直接从废水中分离的SARS-CoV-2 RNA进行了基因组测序。科学家们从2020年5月到2020年7月收集的原污水复合样本中提取了病毒浓缩物和总RNA。
 
重要的观察
 
他们利用宏基因组测序方法检测病毒丰度和单核苷酸变异,结果显示,SARS-CoV-2在研究样本中的丰度不同(0% - 14%)。

除SARS-CoV-2病毒外,在废水样本中还鉴定出了其他人和植物病毒,包括人脑洞病毒、小核糖核酸样病毒、黄瓜绿斑驳花叶病毒和胡椒温和斑驳病毒。
 
在大约31%的样本中,科学家们能够获得完全一致的SARS-CoV-2基因组(覆盖长度>99%)。在阿拉米达县和马林县获得的共识基因组中,观察到大约4个碱基对的差异。这表明,在2020年夏季的研究人群中,一致基因组可能代表了SARS-CoV-2的主要谱系。
 
为了识别替代性病毒基因型,科学家们使用了一个宏基因组单核苷酸变异呼叫管道,并在每个废水样本中识别出不同的SARS-CoV-2基因组变异。这些变异与从临床患者样本中获得的相同。在废水样本中检测到的大约50%、61%和71%的变异也分别在从美国加州和世界各地采集的临床病毒基因组中检测到。这表明,在给定的群体中,SARS-CoV-2的实际基因组变异可以从废水病毒基因组测序数据中总结出来。
 
科学家们还使用超几何检验来分析特定区域内废水基因组变异和临床基因组变异重叠的概率。他们观察到非随机重叠的概率在阿拉米达县最高。
 
有趣的是,科学家们观察到,金牌大只代理除了在废水和临床病人样本中具有相同的SARS-CoV-2基因变异外,在废水样本中还有四种反复出现的变异在加州的临床中没有检测到。然而,这些变种之前在美国的其他地区被发现,并且似乎在2020年7月才到达那些地区。这表明这些变异将来可能在加州被临床检测到。
 
研究意义
 
目前的研究表明,不同基因型的SARS-CoV-2菌株可以在废水样品中鉴定。废水测序甚至可以揭示在临床患者样本中仍未检测到的遗传变异。
 
由于废水测序方法不依赖于特定的聚合酶链反应引物,可以避免检测突变病毒株的失败。此外,这种方法可以提供有关病毒在特定人群中的分布的重要信息,也可以揭示特定区域不同SARS-CoV-2基因型的最新进入。