自新型冠状病毒爆发以来,牛津纳米孔技术公司一直致力于与中国和世界各地的公共卫生实验室合作,支持新型冠状病毒的测序
2年2月5日,基于ARTIC快速测序方案获得的第一个新的冠状病毒基因组序列在GISAID数据库中公布由威康信托基金资助的ARTIC网络项目旨在为病毒爆发发展项目提供实时流行病学信息。该项目团队为新型冠状病毒开发了一套实验室和生物信息学工作流程。使用纳米孔测序仪,病毒基因组可以在8小时内被识别。

中国杭州疾病控制中心的科学家们率先使用ARTIC网络开发的工作流来生成高精度的新型冠状病毒基因组。目前,国内外实验室都在利用工作流对病毒进行更深入的研究。杭州疾病预防控制中心
199的李俊博士说:“杭州疾病预防控制中心率先完成了国内第一个仅使用纳米孔数据的新型冠状病毒基因组组装该团队获得的最终装配结果与参考基因组100%一致,无需使用其他测序技术进行校正。随着疫情的不断发展,对样本附近的病毒进行准确的实时监测,并在短时间内获得有效的信息,对于了解病毒的来源、变异引起的毒力演变以及疫情的传播情况,从而开展有针对性的防控工作尤为重要。英国伯明翰大学项目组首席研究员尼古拉斯·洛曼教授说:“这项工作基于我们在开发病毒流行的快速现场测序解决方案方面的经验通过快速生成病毒序列并在开源平台上共享这些数据,基因组学数据可以最大限度地用于流行病预防和控制反应。
基因组序列已上传至GISAID公共数据库,为世界各地更多科学家开展进一步工作提供参考。ARTIC网络开发的工作流程包括有针对性的多引物组合、RAMPART实时分析软件包,以及从样品制备到可共享的基因组序列的完整分步指南。
基于之前在该病毒爆发中积累的经验和2013年至2016年西非埃博拉疫情中的工作,ARTIC工作组迅速做出回应,并提供了一个优化的新型冠状病毒检测方案。在过去的3年中,ARTIC项目团队致力于开发一个端到端的测序方案,用于病毒爆发时的样本处理,为公共卫生机构生成实时流行病学信息,以便快速判断和执行。
在包括埃博拉病毒、寨卡病毒、黄热病病毒和麻疹病毒在内的许多疫情中,由许多英国大学(包括爱丁堡大学、伯明翰大学、剑桥大学、牛津大学、比利时鲁汶大学、洛杉矶加州大学和弗雷德·哈金森癌症研究中心)组成的团队开发了研究方法,提供“便携式实验室”作为测序资源和解决方案,并与当地人员培训合作。他们目前正与当地科学家合作,支持刚果民主共和国的埃博拉疫情、巴基斯坦的脊髓灰质炎病毒监测和卢旺达的麻疹监测。
ARTIC和牛津纳米孔正在合作开发一个8小时、端到端的快速工作流程,利用纳米孔的实时数据传输。2020年1月31日,牛津纳米孔200便携式微型测序仪从英国出发前往中国,以支持该国新冠状病毒的快速测序和流行病监测。
基因组数据对爆发的影响在病毒爆发期间,前瞻性基因组数据有助于提供相关信息,如病毒与其他病毒的遗传关系、进化模式、地理分布和人类宿主。这一信息可用于协助流行病学调查,特别是在与其他类型的数据(如病例数)相结合时更快地获取和共享数据将有助于更好地应对公共卫生挑战。病原体序列数据的快速获取也可以支持疫苗的开发和提高诊断能力。
纳米孔测序
牛津纳米孔开发了一系列基于纳米孔测序的设备,从手持式测序仪MinION到大规模测序仪PromethION这些设备可以实时对脱氧核糖核酸或核糖核酸进行测序,从而提供快速的洞察。纳米孔可以处理任何长度的序列片段,因此非常长的序列可以根据需要进行测序。这种技术已被用于包括传染病和食源性病原体在内的许多疫情,尤其是在了解耐药病原体方面。除了微生物学,纳米孔测序还用于许多其他科学研究领域,包括人类遗传学、癌症研究、植物和环境应用。
疫情中的数据共享——得益于超过
资源信息的公开共享病毒基因组序列基因组序列信息(MN908947)由上海公共卫生临床中心、武汉中心医院、华中科技大学、武汉疾病预防控制中心、中国疾病预防控制中心和澳大利亚悉尼大学联合完成。
朝鲜蓟病毒的快速进化
朝鲜蓟病毒(如埃博拉病毒、MERS病毒、非典病毒、流感病毒等)。)可导致其基因组中变化的持续积累,这可用于重建流行病学致病过程。北极研究中心是一个由研究人员和公共卫生研究人员组成的国际网络,已经创建了“手提箱实验室”,可以部署到偏远和资源有限的地区。对于一系列新出现的病毒性疾病,基于牛津纳米孔技术开发的单分子便携式测序仪MinION产生的测序序列与分析平台紧密相连,整合了相关的流行病学知识,可以在极短的时间内揭示传染病的传播、病毒的进化和流行病学的相关性。这种实时方法可以在收集患者样本后的几天内提供可行的流行病学见解。