利用基因组学帮助避免第二波冠状病毒浪潮

随着许多国家摆脱封锁，研究人员准备使用基因组测序来避免预期中的第二波新冠肺炎感染。

自从1月11日新冠状病毒SARS-CoV-2的第一个全基因组序列在网上共享以来，科学家们已经对来自世界各地的大约32000个病毒基因组进行了测序和共享。如此大量的数据使研究人员能够追踪新冠肺炎疫情在他们国家的起源，并准确地确定社区传播发生的时间2。

现在，成功抑制感染的国家正在进入新冠肺炎大流行的下一阶段-随着社会限制的放松，存在出现新病例的风险。研究人员表示，基因组学对于快速追踪和控制这些疫情至关重要。研究已经表明，当基因组学被用于帮助追踪接触者时，疫情往往更短、更小。

瑞典哥德堡全球生物多样性中心的咨询生物信息学家吉蒂斯·杜达斯(Gytis Dudas)表示：“当病例很少的时候，基因组学可以非常迅速地告诉你你正在处理的是什么，从而指导精确的干预。”

有几个地方特别适合这样做，因为它们在大流行早期就投资于基因组测序，而且病例数量相对较少。新西兰和澳大利亚至少有一个州的研究人员决定，他们的目标是对他们国家或州的大多数冠状病毒基因组进行测序。

随着SARS-CoV-2在世界各地的传播，随着在不同地区传播的病毒逐渐演变，不同的谱系开始形成。通过比较序列，研究人员可以在两个序列不匹配的情况下迅速排除可能的传播线，或者将匹配的情况联系在一起。

英国、美国和其他国家的科学家也在对那里很大一部分病例的SARS-CoV-2病例进行测序，但由于它们的流行仍在进行中，病例数量很高，基因组学正被用于监测传播情况，并帮助确定一些接触者追踪失败的病例的来源。但是这样的干预依赖于广泛的抽样，所以在诊断测试有限的地方，基因组数据也会有差距。

在第一例报告病例于1月3日从中国武汉抵达澳大利亚之前，墨尔本一家通常调查食源性疾病爆发的实验室的研究人员开始准备对维多利亚州的SARS-CoV-2基因组进行测序。

墨尔本彼得·多尔蒂感染和免疫研究所微生物诊断单位公共卫生实验室的生物信息学家托尔斯滕·西曼(Torsten Seemann)说：“我们说，让我们对我们得到的每一个阳性病例进行排序。”

到目前为止，Seemann的团队已经对该州大约1700例病例4中的四分之三进行了测序，这被认为是世界上对传染病爆发最全面的测序覆盖范围。相比之下，研究2014-16年西非埃博拉疫情的研究人员在不到3年的时间里对所有感染病例中的5%(1610个样本)进行了测序。

序列数据帮助解决了医护人员接触病毒的真实来源，证明他们是在社交活动中感染病毒的，而不是从医院的患者那里感染的。“没有基因组学，只有采访，你永远无法分辨出是哪一种，”Seemann说。他说，这些信息避免了对医院可能爆发的疫情进行调查的需要。

Seemann的团队正准备使用基因组数据来帮助识别随着维多利亚州社会限制的放松而出现的新病例的可能来源。他说，公共卫生官员将能够比大流行的最初几周更快地做出控制疫情的决定，当时需要比较的基因组更少。

当地区性旅行恢复时，基因组数据将特别重要。澳大利亚所有州的边境自3月份以来都已关闭，但预计重新开放时会有新的感染病例。研究人员说，在过去的两个月里，病毒基因组的变异将刚刚足以判断它们是否来自该州以外的地方。“一旦我们得到序列，我们就能判断它是否越过边界，”Seemann说。

到目前为止，新西兰科学家已经对该国1154例报告病例中的25%进行了测序。惠灵顿附近的新西兰环境科学与研究所的首席生物信息学家乔普·德利特(Joep De Ligt)说，他们的目标是达到70%以上，以获得几乎可能的最完整的情况。该研究所正在对新西兰的案例进行排序。随着每个序列的增加，研究人员更有可能确定下一个病例的位置。

但他说，序列数据在应对疫情方面已经被证明是有用的。基因组数据已经确定了传统接触者追踪遗漏的病例之间的联系，并解开了被认为是一个的两个簇。

在英国，病例要多得多，包括研究中心和大学实验室在内的新冠肺炎基因组学英国联盟于3月份成立。该联盟成员、伯明翰大学生物信息学家尼克·洛曼(Nick Loman)说，到目前为止，它已经对2万个病毒基因组进行了测序，占全国实验室确认病例的近10%。他是埃博拉疫情期间首创快速基因组监测工具的团队之一，现在新冠肺炎大流行期间正在使用这些工具。

Loman说，该小组没有像新西兰那样设定目标，部分原因是英国有如此多的病例-截至5月27日，近26.5万例确诊病例。取而代之的是，他们的目标是从英国各地产生一个具有代表性的序列样本，以支持流行病学调查。

但德利特说，使用基因组学作为应对疫情的一部分是有局限性的。他说，对于SARS-CoV-2，经历过无症状感染的人不太可能接受检测。“确实存在某种东西从缝隙中溜走的风险。”

Loman说，基因组监测首先还依赖广泛的诊断测试来捕获序列。英国病例泛滥，诊断检测进展缓慢。他说：“总有可能你没有抽查过一些病例。”

但堪培拉澳大利亚国立大学流行病学家梅鲁·谢尔(Meru Sheel)表示，利用基因组分析帮助追踪接触者在很大程度上仅限于高收入国家。她希望看到基因组学被视为亚太地区资源有限国家应对疫情的工具，就像在埃博拉疫情爆发期间在刚果民主共和国、塞拉利昂和几内亚一样。