测序技术在新型冠状病毒防治中的作用

人民日报报道

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：

1. 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：

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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。

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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]。

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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。

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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。

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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