纽约-一个总部位于英国的新研究财团打赌，由于诊断检测仍然有限，对导致COVID-19的病毒进行测序可以让政策制定者更清楚地了解疫情在全国的传播情况。
剑桥大学传染病研究员、英国COVID-19基因组学联盟协调员尤恩·哈里森说:“我认为我们将能够在一个月后提供英国COVID-19的一个非常清晰的快照。”周一宣布韦尔科姆基金会和英国政府资助了2000万英镑(2320万美元)。
该联盟希望其工作能为英国疫情的传播、分布和规模提供有用的见解。病毒基因组序列也可以为治疗方法和疫苗的开发提供信息。这些数据可以为某些政策干预的效果提供反馈，比如自我隔离。
英国十几个城市的研究人员、医疗服务提供者和公共卫生官员将共同合作，从确诊为COVID-19的患者样本中收集病毒核酸，并用下一代测序技术对其进行分析。他们将被允许使用他们最熟悉的全基因组测序技术和方法，只要协议和验证研究与其他成员或公众共享。
“这是一个后勤问题，”哈里森承认。“我认为在很多方面，排序是比较容易的部分。”
“我认为这是一个伟大的想法，”纽约基因组中心(NYGC)计算生物学科学主任迈克尔·佐迪(Michael Zody)说。他的机构正试图在该地区建立一个类似的联盟，对新冠病毒进行测序，该地区是美国受打击最严重的地区之一。“这次疫情的一个巨大挑战是‘冰山一角’问题，即有多少人被感染，以及病毒是如何在人与人之间传播的。像这样试图从尽可能多的地方、尽可能多的人身上捕获病毒序列的大规模项目对了解疫情的参数非常重要。”
但是英国的研究人员仍然面临许多不确定性，包括他们是否可以在使用不同的目标富集策略甚至测序技术的情况下获得一致的结果。病毒生物学的某些方面提出了一些挑战，有些方法可能比其他方法更好地解决这些挑战。
该财团是在过去几周组建起来的，它将利用英国几十年来建立的下一代测序专业知识，在国际卫生和经济危机中获得优势。NYGC首席执行官兼科学总监汤姆·马尼亚提斯说，它已经做好了成功的准备。
“和往常一样，英国是高度组织化的。他们很幸运有维康信托基金的资助，这显然是一个关键因素，”他说。此外，集中式卫生系统将帮助识别和收集患者样本，以及收集和随后分析样本所需的适当患者同意。
佐迪说，财团成员的地域分布是英国做得对的另一个方面。获得一棵合适的病毒系统发育树可以通过其大小、形状和其他方面的度量来显示疫情的进展情况。它还可以帮助展示疫情对某些公共卫生干预措施的反应，如关闭学校或限制人们在城市的流动。
“我们愿意对每个病例进行测序，”伯明翰大学(University of Birmingham)的测序专家、联盟参与者尼克·洛曼(Nick Loman)说。他说，尽管冠状病毒在英国的社区传播仍在继续，这将很难对所有患者进行测序，但获得适当的采样比对每一个最后的病例进行测序更重要。
到目前为止宣布的资助是否将允许该财团对每个样本进行测序尚不清楚。哈里森说，目前还不可能确定这笔资金能满足多少样品的需求。
佐迪估计，如果所有的钱都花在测序上，可以覆盖大约50万个样本。不过，Harrison表示，样本物流和计算资源也将由现有资金支付。
样品制备是一个主要的挑战。佐迪指出，医疗环境中的鼻拭子并不总是能提供最高质量的病毒RNA，哈里森说，该联盟将研究不同的收集，甚至不同的样本类型。此外，可获得的病毒基因组数量在不同样本之间可能有很大差异。洛曼说，他的实验室发现阈值周期(Ct)值在12到37之间，这是一种基于产生高于背景信号所需的PCR扩增周期的病毒拷贝数的间接度量。“这是一个非常大的对数差异，”他说。
但洛曼和其他许多人正在使用的方法非常适合在病毒爆发时使用，他说证明了它的价值2014年的埃博拉病毒和2015年的寨卡病毒爆发。
1月底公开发布的ARTIC网络SARS-CoV-2 Rampart协议使用全基因组PCR平铺方法来扩增病毒序列，这有助于低拷贝数样本。洛曼说，这是划算的:“你获得的所有解读或多或少都是针对病毒的。”
一些研究人员已经成功地用该方案对患者样本进行了测序。根据一份报告，爱丁堡大学的呼吸道病毒研究员托马斯·威廉姆斯(Thovwin德赢ac米兰合作mas Williams)使用牛津纳米孔测序技术，在短短15分钟内对该市的首批COVID-19样本进行了100倍的覆盖推特他发布的消息。
Williams解释说，尽管单碱基的准确性较低，纳米孔测序协议仍然提供了很高的覆盖率——“在大多数情况下至少200倍，”他在一封电子邮件中说——允许一致的碱基调用。
但并非所有英国联盟成员都将使用相同的方法，甚至测序平台来收集数据。例如，ARTIC协议在Illumina和纳米孔测序平台上都有效，Loman说其他研究人员正在使用宏基因组测序策略或基于目标捕获的样本制备。
Maniatis说这是令人惊讶的，他指出，基于联盟的项目面临的一个经典问题是“确保每个人都使用标准协议”。但佐迪说，在这种情况下，这并不奇怪。他说:“这是一种新病毒，直到几周前才有了对其进行测序的方案。”“在优化协议的同时，你要做至关重要的测序工作，这是挑战之一。”
Loman说，该联盟的“基本规则”是，每个方法、协议和验证研究必须与该组织共享，至少，如果可能的话，公开。根据他的经验，数据集通常是可比较的。“这已经在全球范围内发挥了作用，”他说。“我们从各地采集序列，得到了非常不错的可比结果。”
目前尚不清楚包括美国在内的其他在实施基于聚合酶链反应的COVID-19检测方面行动迟缓的国家政府是否会效仿英国。美国疾病控制中心，国家过敏和传染病研究所，以及国家卫生研究院主任弗朗西斯·柯林斯办公室没有回应任何关于使用测序补充流行病学的计划的评论请求。
Maniatis正试图启动一个位于纽约的COVID-19测序项目，他说，他不知道NIH为这类工作提供任何资助机会，但他预计很快会看到一些。
哈里森和洛曼说，他们一直在与世界各地的其他研究人员联系，分享计划和经验教训，包括与有兴趣启动国家或更多地方的COVID-19测序项目的人联系。
Maniatis说，虽然测序可以帮助填补一些国家目前以诊断为重点的PCR检测所没有显示的感染人数，但它也需要“了解病毒的种群动态和进化，以便制定如何阻止大流行的战略”。
对该病毒的测序研究还可以揭示病毒蛋白质如何与人类先天免疫途径相互作用的基因差异，从而实现更好或更差的细胞防御。意大利研究人员利用赛默飞世尔科学公司的NGS小组已经获得了证据，证明这种病毒在基因上是稳定的，使其成为疫苗的良好靶点。洛曼补充说，对新冠肺炎确诊病例(即使是无症状患者)的人类基因组进行测序，也可能提供与个人对病毒易感性有关的有用信息。
虽然世界还在遭受当前大流行的痛苦，但科学家们已经对下一次大流行了然于心。
哈里森说:“我们最大的希望之一是，对于未来的任何流行病，这种基础设施都将在那里，希望我们能展示它的使用情况。”“我们进入了这个规模的新领域。我们可能会看到很多事情，但在我们得到数据之前，很难确定。”