摘要:針對新型冠狀病毒潛伏期和輕癥病例,尤其是上呼吸道低滴度病毒的樣品,經(jīng)典的宏轉(zhuǎn)錄組測序方法僅能得到非常少的病毒序列。美格基因快速研發(fā)了針對新型冠狀病毒高通量測序的優(yōu)化技術(shù)(強(qiáng)化NGS技術(shù))方案,可極顯著地增加測序結(jié)果中目標(biāo)病毒序列的占比,甚至可達(dá)到50%以上,部分樣本可獲得超過90%完整度的基因組。本項技術(shù)(強(qiáng)化NGS技術(shù))不僅有助于疑似病例的篩查,更為重要的是,對于新型冠狀病毒的溯源、變異和進(jìn)化等研究具有重要價值。
2019新型冠狀病毒疫情牽動了億萬人民的心,各行各業(yè)眾志成城,共同抗擊疫情。美格基因不斷優(yōu)化檢測方法,快速響應(yīng)研發(fā)了針對新型冠狀病毒高通量測序的優(yōu)化技術(shù)(強(qiáng)化NGS技術(shù))方案。
〖低滴度新型冠狀病毒樣品的強(qiáng)化NGS技術(shù)〗
對一種新病毒進(jìn)行鑒定和檢測,其中非常關(guān)鍵的步驟就是獲得病毒的全基因組信息,在此次疫情中,推進(jìn)確診人數(shù)提升的節(jié)點也是根據(jù)2019-nCoV全基因組序列迅速建立起被稱為金標(biāo)準(zhǔn)的核酸檢測方法。除了使用核酸檢測的方法對病例進(jìn)行確診之外,新型冠狀病毒隨著人群的傳播是否會發(fā)生基因組變異也是防控部門密切關(guān)注的一個重要問題,因為基因組的變異可能會導(dǎo)致毒株的傳播能力、致病能力和耐藥性發(fā)生變化。從目前已經(jīng)公布的早期樣本的基因組數(shù)據(jù)來看,不同樣本病毒序列之間的相似性超過99%,并未發(fā)生明顯的變異。但是,對病毒基因組持續(xù)的跟蹤監(jiān)控必不可少。
根據(jù)最新發(fā)表在《新英格蘭醫(yī)學(xué)雜志》的文章,通過高通量測序獲得病毒全基因組使用了肺泡灌洗液和培養(yǎng)后的病毒樣本。與新型冠狀病毒結(jié)合的受體分布于人的下呼吸道,因此與上呼吸道樣本(鼻拭子、咽拭子等)相比,下呼吸道樣本尤其是肺泡灌洗液中的病毒滴度更高,有利于直接對RNA核酸樣本進(jìn)行高通量測序獲取全基因組序列。培養(yǎng)后的病毒更是進(jìn)行全基因組測序最理想的樣本。
圖1. 2019-nCoV示意圖和2019-nCoV和其他Betacoronavirus基因組系統(tǒng)發(fā)育分析,來源新英格蘭醫(yī)學(xué)雜志
從現(xiàn)有情況看,新型冠狀病毒導(dǎo)致的癥狀輕重不一,重癥和危重癥的比例顯著少于SARS。對基于RT-PCR技術(shù)的定性檢測來說,上呼吸道樣本和下呼吸道樣本都可以用來提取核酸進(jìn)行檢測,官方指南建議優(yōu)先使用下呼吸道樣本,準(zhǔn)確性更高。但是,并不是每個病例都能夠采集到下呼吸道樣本,處于潛伏期的人員或輕癥病人,一般僅能采集到少量的上呼吸道臨床樣本。如果需要獲得新型冠狀病毒的全基因組序列,使用上呼吸道樣本來做宏轉(zhuǎn)錄組測序,就會面臨一定的困難,因為病毒核酸在總核酸中的含量可能非常低,按照隨機(jī)測序的原理,導(dǎo)致測序結(jié)果覆蓋到基因組的比例較低,甚至檢測不到目標(biāo)病毒序列。即使顯著加大測序量,也無法得到理想的結(jié)果。
針對這種情況,美格基因根據(jù)以往豐富的病毒基因組測序經(jīng)驗,快速研發(fā)了針對新型冠狀病毒高通量測序的優(yōu)化技術(shù)方案,先對核酸樣本進(jìn)行特殊的處理,對病毒序列進(jìn)行特異性富集,再進(jìn)行建庫測序。根據(jù)實際樣本的測試結(jié)果,優(yōu)化的方案顯著增加了測序結(jié)果中病毒序列的占比,甚至可達(dá)到50%以上,相較于經(jīng)典的宏轉(zhuǎn)錄組測序方法,相同樣本的基因組覆蓋度也極大地得到了提升,理想的情況下可獲得全基因組。而獲得的病毒基因組越完整,越有利于后續(xù)的溯源、變異和進(jìn)化等各種數(shù)據(jù)分析。
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廣東美格基因科技有限公司成立于2016年8月,是一家專注于生命科學(xué)和前沿生物技術(shù)應(yīng)用的國家高新技術(shù)企業(yè)。美格基因?qū)W⑽⑸锝M學(xué)領(lǐng)域,不斷拓展基因組學(xué)在環(huán)境、生態(tài)、農(nóng)業(yè)和醫(yī)學(xué)健康領(lǐng)域的應(yīng)用,持續(xù)開發(fā)國際領(lǐng)先的產(chǎn)品和服務(wù),致力于成為全球領(lǐng)先的微生物組學(xué)產(chǎn)品和服務(wù)提供者。
〖應(yīng)對肺炎疫情,我們一直在努力〗
美格基因在國家應(yīng)急部門公布2019-nCoV的全基因組序列之后,第一時間組織研發(fā)骨干力量,僅用5天時間即研制成功“新型冠狀病毒(2019-nCoV)核酸檢測試劑盒(基于Q-PCR法)”。
目前,結(jié)合前期的系列技術(shù)與產(chǎn)品儲備,美格基因已建立了基于快速檢測試劑到檢測配套的設(shè)備、儀器和物聯(lián)網(wǎng)的熒光定量檢測新型冠狀病毒的整體解決方案。
美格基因新型冠狀病毒檢測整體解決方案具有以下創(chuàng)新優(yōu)勢:
(1)一步法核酸提取試劑盒,樣品前處理時間進(jìn)一步優(yōu)化;優(yōu)化試劑配方和分裝體系,簡化配試劑流程(圖2),僅需40分鐘即可完成檢測,同時兼具高特異性和高靈敏度的優(yōu)勢;自主研發(fā)生產(chǎn)儀器,大幅度降低儀器價格;簡化儀器UI界面,統(tǒng)一程序設(shè)定,做到一鍵檢測(圖3);開發(fā)客戶端,手機(jī)端APP,實現(xiàn)檢測結(jié)果多端口推送,查看簡便(圖4)。解決檢測系統(tǒng)下基層困難問題,可將檢測服務(wù)覆蓋到社區(qū)、村落。
(2)將qPCR儀采集的數(shù)據(jù)信息,通過互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及時上傳至服務(wù)器,通過建立的監(jiān)管系統(tǒng)可實現(xiàn)以下目的:①隨時隨地查看檢測結(jié)果;②通過設(shè)置預(yù)警閾值,系統(tǒng)會自動提醒陽性的檢測結(jié)果,便于及早發(fā)現(xiàn)危害;③系統(tǒng)實現(xiàn)多層級權(quán)限管理,可建立省市縣鎮(zhèn)多層級監(jiān)管系統(tǒng),實現(xiàn)檢測結(jié)果的實時監(jiān)管和數(shù)據(jù)的自動上報,便于疫病防控的便捷化管理;④系統(tǒng)自動生成系列報表,充分發(fā)揮大數(shù)據(jù)在疫病防控監(jiān)管中作用,實現(xiàn)疫病檢測的數(shù)字化管理(圖5)。
(3)易用:全自動化檢測,只需人工加入樣品,一鍵式全程自動化檢測及判讀結(jié)果。
圖2. 新型冠狀病毒(2019-nCoV)核酸檢測試劑盒(Q-PCR法)
圖3. 新型冠狀病毒(2019-nCoV)核酸檢測設(shè)備
圖4. 新型冠狀病毒(2019-nCoV)核酸檢測手機(jī)監(jiān)測端
圖5. 新型冠狀病毒(2019-nCoV)核酸檢測物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測平臺(示意圖)
美格基因自成立以來始終聚焦于微生物領(lǐng)域,專注以高科技的解決方案為人類健康、生態(tài)環(huán)境保護(hù)創(chuàng)造一流的產(chǎn)品。正值新型冠狀病毒感染的肺炎疫情防控關(guān)鍵時期,美格基因立即行動、眾志成城,現(xiàn)公司的新冠狀病毒檢測試劑盒與設(shè)備已進(jìn)行批量生產(chǎn),將全力保障供應(yīng),與奮戰(zhàn)在一線的醫(yī)護(hù)人員、科研人員一起開展各類防治工作,共同抗擊疫情。