当地时间1月30日晚,世界卫生组织(WHO)宣布,将新型冠状病毒疫情列为国际关注的突发公共卫生事件。世卫总干事谭德塞说,WHO 相信中国的疫情一定能得到遏制,由于病毒的传播仍有很多未知数,世卫组织担忧中国之外的疫情会有恶化,这无关感染数量,关系人的健康和生命。
新型冠状病毒感染人数全球范围不断攀升,疫情的防控和药物疫苗的研发是当下大家最关注的问题,一项项科研成果的陆续取得,为我们奠定了坚决打赢疫情防控阻击战的信心。
作为一种未知的新型病毒,仍有诸多问题需要深入解决,一般地,一种全新的传染病爆发之后研究关注的问题主要分为:
确认引起传染病爆发的病原微生物;
2. 病原微生物从何而来;
3. 病原微生物感染人的途径;
4. 病原微生物的传播风险;
5. 治疗该病原微生物的药物和疫苗。
测序技术在确认病原微生物类型、来源与其感染人途径中发挥重要作用,以本次2019-nCoV 病毒性肺炎为例:
1
测序技术助力确认病原微生物
2019年12月,一群原因不明的肺炎患者与中国武汉的海鲜批发市场有关。高福院士团队通过对三名肺炎患者的支气管肺泡灌洗液样本进行全基因组测序、三代测序、直接PCR、培养验证,发现了以前未知的 β 冠状病毒,命名为2019-nCoV[1]。
石正丽团队对5位患者肺泡灌洗液进行 mNGS 测序,87.1%的去人源后 reads
比对到了与冠状病毒相关的严重急性呼吸综合征(SRRSr-CoV),之后用 targeted PCR 和从头组装得到完整了2019-nCoV
病毒全长序列(29891 bp),整个序列与 SARS-CoV 的相似性在79.5%[2]。
之后多个机构在此基础上开发了核酸检测试剂盒用以检测患者是否有此病毒感染。
2
测序技术助力确认病原微生物来源
病原微生物来源需要通过获得多个病毒全长基因组序列后与数据库已有的各病毒序列进行序列相似性分析,进化树分析等进行确认。在获得高质量的病毒全长基因组序列的过程中需要基于二代测序、三代测序以及二、三代测序结合等手段。
石正丽等通过将 2019-nCoV 病毒序列与蝙蝠的冠状病毒 BatCoV RaTG13 等序列进行序列相似性分析及进化树分析证明 2019-nCoV 与 BatCoV RaTG13 有更近的亲缘关系,为本病毒来源于蝙蝠提供了依据[2]。
3
测序技术助力确认病原微生物感染途径
病毒感染人的途径更多的是通过对病毒序列和蛋白功能的分析以及分子水平来发现与确认。石正丽老师团队[2]在1月22日在线发的论文中从分子水平中揭示了 2019-nCoV 与 SARS 病毒使用相同的细胞进入受体 ACE2。
4
病原微生物传播风险测定
病毒的传播风险目前主要通过流行病学分析来确定,也有文章通过生物信息分析的方法,利用已有的2019-nCoV 全长基因组序列与 SARS 和 MERS 进行功能比较来说明 2019-nCoV 的传播风险。
5
药物疫苗研发
研究治疗 2019-nCoV 的药物和疫苗领域,中科院上海药物所和上海科技大学的科学家们联手利用结构生物学辅助的化合物筛选平台发现了30种可能对
2019-nCoV
有效的化合物;传统疫苗(灭活疫苗和减毒活疫苗)需要分离,培养,纯化,在疫苗制备的工艺流程中一般不需要二代测序。通过基因重组技术获得减毒活疫苗还有
DNA 疫苗研发过程中可能会用到基因测序进行验证。
另外,病毒的自然存储宿主、中间宿主、早期轨迹、在人群中的进化趋势及病毒变异等问题可能也会有需要通过更多病毒的全基因组测序来解决。
参考文献
[1] Zhu N, et al. A Novel Coronavirusfrom Patients with Pneumonia in China. The New England Journal of Medicine ,2019. DOI: 10.1056/NEJMoa2001017
[2] Zhou P, et al. Discovery
of a novel coronavirusassociated with the recent pneumonia outbreak in
humans and its potential batorigin. bioRxiv, 2020. doi:
https://doi.org/10.1101/2020.01.22.914952
在我心中,近100年生物技术最大的突破就是测序技术,正是由于测序技术的不断进步才使得人类可以破解生命的密码。但是一直以来由于成本较高加之技术复杂,大多数检测实验室始终无法将测序作为常规检测方法。近年来......
太平洋生物科学公司(PacBio)本周一宣布,在第三季度同比增长77%的收入业绩推动下,该公司已上调2023年全年收入预期。根据最新预测,PacBio预计2023年总收入将在1.95亿美元至2.00亿......
近日,中国科学院北京基因组研究所(国家生物信息中心)国家基因组科学数据中心合作开发的空间转录组综合资源存储库(CROST)正式上线,该研究成果以“CROST:acomprehensivereposit......
一个国际科研团队最近在英国《自然》杂志上发表论文说,他们绘制出迄今最详尽、全面的人类心脏细胞图谱,涵盖心脏的8个部位、75种细胞状态。该研究由英国惠康桑格研究所等机构参与,属于国际项目“人类细胞图谱”......
种子是裸子植物和被子植物特有的繁殖体,是胚珠经过受精以后形成的结构,在植物生命周期中处于关键位置。种子主要由种皮、胚和胚乳组成。其中胚乳是大多数开花植物双受精后产生的组织,一般为三倍体(每个细胞核有三......
时下正是吃西瓜的好时节。一项发表在美国《国家科学院院刊》的新研究改写了栽培西瓜的起源。作物的野生近亲或祖先是育种和了解驯化历史的重要资源。然而,由于灭绝、杂交以及将栽培种与野生种区分开来的挑战,导致鉴......
7-甲基鸟嘌呤(m7G)修饰是转录后调控中最常见的碱基修饰形式之一,广泛分布于tRNA、rRNA以及真核生物mRNA的5’帽子区,对维持RNA的加工代谢、稳定、出核以及蛋白质翻译具有重要作用。近期研究......
肿瘤免疫治疗是肿瘤综合治疗模式中最活跃、最有前景的一种治疗手段,Science将其评为2013年“十大科学突破”之一。肠道是人体内最大的淋巴器官,存在超过70%的T细胞,是绝大多数记忆T细胞的居住地。......
食源性疾病是全球范围内重要的食品安全问题,早期发现和查明病因是防控食源性疾病的重要保证。随着新一代基因组测序技术的发展,基于全基因组测序(WGS)的分子分型技术在食源性疾病聚集性病例识别和暴发溯源调查......
2019年6月21日至23日,华大智造在京举办“2019测序技术和应用高峰论坛”。基因测序领域200余位国内外行业内顶级专家学者及企业代表参与大会,共同关注测序技术和应用最新发展,探讨基因行业标准和数......