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COVID监测的领导者:犹他州公共卫生实验室

在一个公共卫生模型实验室里为基因组测序铺平了道路

COVID监测的领导者:犹他州公共卫生实验室
2021年2月10日

“当我们在2019年12月/ 2020年1月首次听说SARS-CoV-2时,我们就想,‘你知道吗,我们要对它进行测序,’”犹他州卫生部下属的犹他州公共卫生实验室(PHL)的首席科学官兼NGS和生物信息学主任凯利·奥克森回忆道。“我们知道我们可以应用从细菌研究中学到的很多经验,所以我们很快就开始了测试。yobet亚洲我们知道,这不仅对地方层面有帮助,而且数据可以用于全国范围内的监控。”

当他们第一次开始识别病毒时,他们想知道是一个人把病毒带进了医疗机构,还是来自社区的一群人,以及他们如何采取措施控制病毒。

一开始,奥克森只有一名湿实验室科学家安娜·桑斯特(Anna Sangster),她负责所有的SARS-CoV-2测序,但也要跟进细菌分离株和诊断测试。“安娜在那里,完全疯了,每天工作12个小时。简直太棒了。”他也只有一名生物信息学家艾琳·杨(Erin Young),她“从零开始,在运行中开发了内部分析管道,这样我们就可以对为SARS-CoV-2生成的数据做出判断。”

基于国家免疫系统的检测是跟踪、减缓和防止病毒传播的最有效方法之一。虽然聚合酶链式反应(PCR)检测更为常见,但基于ngs的检测已被证明在准确性、敏感性和特异性方面具有优势。它可以完全解释病毒的起源、病毒传播和毒株的进化,以及患者是否可能受到合并感染的影响。有关传播的情报有助于公共卫生官员集中注意疫情集群,如果得到广泛应用,可以就是否实施或取消限制提供信息。

因此,奥克森的团队必须迅速行动。有时他会感到巨大的压力,经历不眠之夜,但他很高兴他们能够如此迅速地转向并扩大业务。他们是第一个实施和验证的公共卫生实验室COVIDSeq.在2020年期间,PHL聘请了第二名生物信息学家和两名湿法实验室科学家。奥克森还带来了更多的设备。现在他们有三个MiSeq™系统,一个NextSeq™550iSeq™100系统,以及NovaSeq™6000以及周围所有的液体处理能力。奥克森还购买了硬件和“快得离谱”的DRAGEN™服务器

今天,就测序能力而言,他们是美国最顶尖的公共卫生实验室之一。“我们真的能够发展和扩大这个项目,希望它能成为全国公共卫生实验室的一个模式。”

在缺乏协调的国家监测系统的情况下,在NGS和监测工作方面取得最成功的实验室是那些已经拥有支持和基础设施的实验室。

奥克森在犹他州卫生部得到了更强有力的支持、基础设施和领导——尽管五年前,当他第一次来到实验室时,他们只有一个MiSeq测序仪和其他一名工作人员。他们虽小但很强大,他们运行了一个强大的测序程序,寻找细菌病原体并参与疾控中心脉冲网项目该机构负责监测食源性疾病。他们还帮助医院和长期护理机构进行抗微生物药物耐药性测序,并涉足传染病领域,甚至帮助美国红十字会确定血源性病原体的暴发来源。

自然,奥克森的实验室现在与几个专注于了解冠状病毒的组织有合作。有些是官方的,比如CDC高级分子检测在那里,他的团队向美国七个山区的州教授湿实验室测序和生物信息学CDC的SPHERES联盟(公共卫生突发事件反应的测序、流行病学和监测),而其他则是本国的,如由200人组成的国家公共卫生生物信息学工作组(stafb - b)。在这个小组中,公共卫生生物信息学家和实验室人员通过Slack讨论他们每天面临的挑战。“我们正努力成为我们知识的最佳管理者,并帮助传播和分享尽可能多的知识。”

截至2021年2月,美国在SARS-CoV-2测序方面落后于其他37个国家。我们只对0.3%的病例进行了测序,而对5%的阳性病例进行了测序正成为常态,而英国等一些国家的测序比例高达7%至10%。2021年1月,在上海首次对病毒进行测序一年后MiniSeq在此平台上,世卫组织向各国发布了增加对SARS-CoV-2病毒常规系统测序的建议。

在2021年初,随着三种新毒株的传播,这种需求只会变得更加紧迫。特别是B.1.1.7正在上升,而Illumina与螺旋和疾控中心合作当病毒第一次来到美国时,发现了74例。Oakeson的实验室发现了两例B.1.1.7病例,并正在积极寻找P.1和B.1.351。

我们正努力成为知识的最佳管理者,并尽可能多地分享知识。

目前,研究人员仍然相信这三种已获批准的疫苗对这些新变体有效。但我们的目的是控制病毒疫苗问世后,全球基因组监测将而且应该继续进行,因为未来的突变可能会失去疫苗的效力,需要重新设计诊断或疫苗。奥克森将其比作每年对足够多的流感病毒进行测序的做法,以便通知和更改下一年的流感疫苗。“测序是你发现是否需要为新变体注射疫苗的唯一方法。”

展望未来,奥克森希望他的病毒测序工作将有助于为未来的大流行建立基础设施。他们还将把部分精力用于测序环境中的遗传物质。“现在随着我们测序能力的提高,我们可以真正进行深度鸟枪宏基因组学,这将是巨大的。”他们将实践微生物来源追踪(观察来自人类和野生动物的水污染),同时继续筛查新生儿和研究婴儿猝死综合征(SIDS)的标记,并在研究和医疗保健中更多地应用基因组学。

“我们没有理由不能在医疗保健、公共卫生以及医学的各个方面更多地使用基因组学。会有更多的病毒爆发。会有更多令人讨厌的细菌出现。抗微生物耐药性细菌和酵母菌是一个大问题。我们必须集中精力弄清楚这些机制是什么,抗生素将如何影响这些机制,然后对下一次大流行进行监测。”

就在奥克森破译病毒并了解其秘密的同时,他希望公众能有一种新的理解或欣赏。yobet亚洲他说:“基因组测序让我们更清楚地知道病原体会做什么,以及我们如何阻止它们的传播,然后改变一些行为,让我们对他人更有同情心。”“我们都是相互关联的——人类、动物、环境。我真的希望我们不要失去那种社区意识,那种同一性和协作感。”

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