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美格基因:低滴度新型冠状病毒样品的强化NGS技术助力轻症病例检测

来源:生物谷 2020-01-31 14:32

摘要:针对新型冠状病毒潜伏期和轻症病例,尤其是上呼吸道低滴度病毒的样品,经典的宏转录组测序方法仅能得到非常少的病毒序列。美格基因快速研发了针对新型冠状病毒高通量测序的优化技术(强化NGS技术)方案,可极显着地增加测序结果中目标病毒序列的占比,甚至可达到50%以上,部分样本可获得超过90%完整度的基因组。本项技术(强化NGS技术)不仅有助于疑似病例的筛查,更为重要的是,对于新型冠状病毒的溯源、变异和进化等研究具有重要价值。

2019新型冠状病毒疫情牵动了亿万人民的心,各行各业众志成城,共同抗击疫情。美格基因不断优化检测方法,快速响应研发了针对新型冠状病毒高通量测序的优化技术(强化NGS技术)方案。

〖低滴度新型冠状病毒样品的强化NGS技术〗

对一种新病毒进行鉴定和检测,其中非常关键的步骤就是获得病毒的全基因组信息,在此次疫情中,推进确诊人数提升的节点也是根据2019-nCoV全基因组序列迅速建立起被称为金标准的核酸检测方法。除了使用核酸检测的方法对病例进行确诊之外,新型冠状病毒随着人群的传播是否会发生基因组变异也是防控部门密切关注的一个重要问题,因为基因组的变异可能会导致毒株的传播能力、致病能力和耐药性发生变化。从目前已经公布的早期样本的基因组数据来看,不同样本病毒序列之间的相似性超过99%,并未发生明显的变异。但是,对病毒基因组持续的跟踪监控必不可少。

根据最新发表在《新英格兰医学杂志》的文章,通过高通量测序获得病毒全基因组使用了肺泡灌洗液和培养后的病毒样本。与新型冠状病毒结合的受体分布于人的下呼吸道,因此与上呼吸道样本(鼻拭子、咽拭子等)相比,下呼吸道样本尤其是肺泡灌洗液中的病毒滴度更高,有利于直接对RNA核酸样本进行高通量测序获取全基因组序列。培养后的病毒更是进行全基因组测序最理想的样本。


图1.2019-nCoV示意图和2019-nCoV和其他Betacoronavirus基因组系统发育分析,来源新英格兰医学杂志

从现有情况看,新型冠状病毒导致的症状轻重不一,重症和危重症的比例显着少于SARS。对基于RT-PCR技术的定性检测来说,上呼吸道样本和下呼吸道样本都可以用来提取核酸进行检测,官方指南建议优先使用下呼吸道样本,准确性更高。但是,并不是每个病例都能够采集到下呼吸道样本,处于潜伏期的人员或轻症病人,一般仅能采集到少量的上呼吸道临床样本。如果需要获得新型冠状病毒的全基因组序列,使用上呼吸道样本来做宏转录组测序,就会面临一定的困难,因为病毒核酸在总核酸中的含量可能非常低,按照随机测序的原理,导致测序结果覆盖到基因组的比例较低,甚至检测不到目标病毒序列。即使显着加大测序量,也无法得到理想的结果。

针对这种情况,美格基因根据以往丰富的病毒基因组测序经验,快速研发了针对新型冠状病毒高通量测序的优化技术方案,先对核酸样本进行特殊的处理,对病毒序列进行特异性富集,再进行建库测序。根据实际样本的测试结果,优化的方案显着增加了测序结果中病毒序列的占比,甚至可达到50%以上,相较于经典的宏转录组测序方法,相同样本的基因组覆盖度也极大地得到了提升,理想的情况下可获得全基因组。而获得的病毒基因组越完整,越有利于后续的溯源、变异和进化等各种数据分析。

*****************公司介绍***********************

广东美格基因科技有限公司成立于2016年8月,是一家专注于生命科学和前沿生物技术应用的国家高新技术企业。美格基因专注微生物组学领域,不断拓展基因组学在环境、生态、农业和医学健康领域的应用,持续开发国际领先的产品和服务,致力于成为全球领先的微生物组学产品和服务提供者。

〖应对肺炎疫情,我们一直在努力〗

美格基因在国家应急部门公布2019-nCoV的全基因组序列之后,第一时间组织研发骨干力量,仅用5天时间即研制成功“新型冠状病毒(2019-nCoV)核酸检测试剂盒(基于Q-PCR法)”。

目前,结合前期的系列技术与产品储备,美格基因已建立了基于快速检测试剂到检测配套的设备、仪器和物联网的荧光定量检测新型冠状病毒的整体解决方案。

美格基因新型冠状病毒检测整体解决方案具有以下创新优势:

(1)一步法核酸提取试剂盒,样品前处理时间进一步优化;优化试剂配方和分装体系,简化配试剂流程(图2),仅需40分钟即可完成检测,同时兼具高特异性和高灵敏度的优势;自主研发生产仪器,大幅度降低仪器价格;简化仪器UI界面,统一程序设定,做到一键检测(图3);开发客户端,手机端app,实现检测结果多端口推送,查看简便(图4)。解决检测系统下基层困难问题,可将检测服务覆盖到社区、村落。

(2)将qPCR仪采集的数据信息,通过互联网技术及时上传至服务器,通过建立的监管系统可实现以下目的:①随时随地查看检测结果;②通过设置预警阈值,系统会自动提醒阳性的检测结果,便于及早发现危害;③系统实现多层级权限管理,可建立省市县镇多层级监管系统,实现检测结果的实时监管和数据的自动上报,便于疫病防控的便捷化管理;④系统自动生成系列报表,充分发挥大数据在疫病防控监管中作用,实现疫病检测的数字化管理(图5)。

(3)易用:全自动化检测,只需人工加入样品,一键式全程自动化检测及判读结果。


图2. 新型冠状病毒(2019-nCoV)核酸检测试剂盒(Q-PCR法)


图3. 新型冠状病毒(2019-nCoV)核酸检测设备


图4。 新型冠状病毒(2019-nCoV)核酸检测手机监测端


图5. 新型冠状病毒(2019-nCoV)核酸检测物联网监测平台(示意图)

美格基因自成立以来始终聚焦于微生物领域,专注以高科技的解决方案为人类健康、生态环境保护创造一流的产品。正值新型冠状病毒感染的肺炎疫情防控关键时期,美格基因立即行动、众志成城,现公司的新冠状病毒检测试剂盒与设备已进行批量生产,将全力保障供应,与奋战在一线的医护人员、科研人员一起开展各类防治工作,共同抗击疫情。


图6. 最新疫情
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