基于高通量测序技术的新方法,可有效分离SARS-CoV-2!快速进行分析!
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基于高通量测序技术的新方法,可有效分离SARS-CoV-2!快速进行分析!
2020-02-28来源:转化医学网作者:转网
为了尽快分离出SARS-CoV-2核糖核酸,与下一代测序(高通量测序)技术合作,提供一个对监测和研究SARS-CoV-2有用的工具,加拿大麦克马斯特大学的研究团队快速设计了诱饵捕获平台,用于无培养和无扩增的SARS-CoV-2下一代测序,从复杂样本中发现基因,通过有样本验证,将有助于防治目前的疫情爆发。

新型冠状病毒属于β属冠状病毒,有包膜,直径60-140 nm。其遗传物质是单条正义RNA链,接近3万个碱基的长度。与SARSr-CoV和MERSr-CoV同属于同一家族,目前最接近的是蝙蝠SARS样冠状病毒(bat-SL-CoVZC45),有85%以上的同源性。

新型冠状病毒的RNA核心,外由蛋白质外壳包裹,表面突出的是刺突蛋白(S Protein),它是侵染宿主细胞关键。2月20日《科学》杂志发文,科学家利用冷冻电镜技术解析了刺突蛋白的分子结构,并发现它跟SARS病毒一样,与人体细胞的ACE2受体作用从而入侵细胞。

但它与ACE2的亲和力是SARS病毒的10~20倍,这很可能是导致高度传染性的原因。且突变率很高(每年每个位点约10-4个核苷酸替代),全基因组监测对于正确的分子流行病学至关重要(即,跟踪整个基因组的变化)。虽然二代PCR技术是目前最主要的监测SARS-CoV-2方法,但无扩增和无培养方法的应用,分离SARS-CoV-2 RNA,与高通量测序技术一起,将提供监测和研究SARS-CoV-2的更有效的工具。

高通量测序技术又称“下一代”测序技术,以能一次并行对几十万到几百万条DNA分子进行序列测定和一般读长较短等为标志。因其高通量、不依赖于已知核酸序列和具有更高的灵敏度,在新型冠状病毒的鉴定、分型、溯源、诊断等方面都展现了重要作用。

尽管已经存在用于有针对性地富集多种病毒的探针组,但该团队提出了一个专门针对当前SARS-CoV-2暴发的探测装置。对于基于广泛的病毒多样性的探针集,需要关注离靶杂交、导致脱靶浓缩和增加工作流程的时间和成本,而考虑到离靶杂交和平衡复盖长度和深度的重要性,该探针装置在检测与抗生素耐药性相关的罕见DNA方面有所改进。旨在最大限度地提高特异性和敏感度。

目前,为了对SARS-CoV-2进行测序,需要进行一个培养步骤,如果没有用于培养该病毒的设施,则很难对SARS-CoV-2进行分析, 使用小型纳米孔测序仪诱捕SARS-CoV-2,然后进行NGS诱饵捕获提供了一个更简单的选择。 靶向SARS-CoV-2 RNA富集通过从复杂的患者样品中物理分离靶RNA来促进富集,从而使大多数测序片段成为靶标,从而减少了所需的宏基因组学测序工作。也减少了总体周转时间和成本,并能够快速进行遗传分析。



与SARS-CoV-2基因组对齐的探针覆盖图

通过去除可能与人类或其他物种杂交的候选探针,增强对SARS-CoV-2的敏感性,然而,在电子比对工具中不能准确地识别真核生物、细菌或古细菌的RNA或DNA。在溶液中的反射杂交,该研究团队所提出的探针组完全有可能与其他冠状病毒(如SARS-CoV和MERS-CoV)杂交,这是该探针装置目前的不足之处,当然,近年来,该团队的成员已经使用诱饵捕获分离和序列分析了黑死病的病因,并于最近设计和验证了用于 NGS 检测的准确和灵敏的浓缩平台。该研究团队也表示,他们会继续努力,争取早日发布正式的针对SARS-CoV-2研究的技术。

参考文献

Rapid design of a bait capture platform for culture- and amplification-free next-generation sequencing of SARS-CoV-2 https://www.preprints.org/manuscript/202002.0385/v1

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