此Delta非彼Delta?基因测序说了算!

2021
08/06

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上海疾控
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基因同源性较高是什么意思?基因测序是如何发现病毒基因与境外流行株高度相似的?

在2021年8月4日的上海市新冠肺炎疫情防控新闻发布会上,上海市疾控中心介绍了本次病例感染病毒的基因测序情况。结果显示,该病例感染的新冠病毒属于Delta变异株。经比对,与近期国内多地本土病例检出的病毒基因组同源性低,但与境外Delta变异株同源性较高。

看到这里大家是不是一头雾水,基因同源性较高是什么意思?基因测序是如何发现病毒基因与境外流行株高度相似的?让我们从什么是基因测序开始讲。

全基因组测序

生命体的遗传物质分两种:核糖核酸(RNA)和脱氧核糖核酸(DNA)。新冠病毒的遗传物质是RNA,它是由4种大分子(也就是碱基)串联成的一条链,这四种分子按一定的顺序交替排列,被称为序列,不同位置开始的、具有特殊功能的特定长度的序列就是基因。

说人话,新冠病毒就像一条手链,可以由不同的珠子串起来,手链上的每颗珠子都是具有特殊功能的基因。当把珠子放大,就会发现每颗珠子都是由四种碱基紧密排列组成的。所以,基因测序就是先发现珠子,再放大看其中的碱基是怎么排列的;当把碱基排列情况看清楚时,就可以完全测定出来新冠病毒的核酸序列。

新冠病毒这条“手链”的长度为29903(约3万)个碱基。在以前技术不是那么发达的时候,技术人员测定整个基因组可能要耗费数周甚至数月的时间。随着科学技术的发展,凭借全基因组测序技术,可以一次性完成之前数月的工作。当然,这项技术操作起来比较复杂,不仅仅需要在实验室里进行,还需要高性能计算机,至少分析数小时才能完成。

图:新冠病毒基因组的构成

(图片来自GISAID官网)

测定出新冠病毒的序列后,

就可以分型了

还是拿手链打比方,通过对比不同“手链”的差异,我们可以将相似的“链子”归到同一个“系列”,这个过程叫分型。

新冠肺炎流行1年半了,病毒的分型方案也与时俱进发生了调整。目前比较常用的是Pangolin进化分支分型方案,就是我们经常看到的字母+数字的形式,比如当初从英国流窜全世界的B.1.1.7进化分支,再比如今年从印度开始向其他地区蔓延的B.1.617.2分支。这种分型方案相当灵活,科学家根据每个型别中病毒发生变异的情况可以将一个分支继续向下细分,比如B.1.617.2还可以细分为B.1.617.2.1、B.1.617.2.2、B.1.617.2.3,专业人员在看到这种字符的时候就很清楚这些型别之间的关系了。用这种方法科学家已经把新冠病毒分成了几千个型,并且随着病毒变异,型别会越来越多......

疫情早期的时候,常常把某个国家或地区开始流行的变异株以当地的地名来命名,今年WHO为了解决以地区命名的问题,在Pangolin进化分支分型的基础上,用希腊字母给一些重要的变异株贴上了标签,不再用地名来命名一些需关注或关切的变异株。

各种分型方法的原理是类似的,都是利用病毒传播过程中核酸序列上特定位置的变化来进行分型,这对防控工作十分重要,是明确病毒来源并调整防控策略的重要依据之一。

为什么能通过基因测序锁定病毒来源?

上海市疾控中心对本市8月2日病例的呼吸道标本开展了新冠病毒全基因组序列测定,结果显示,虽然该病毒属于Delta型,即B.1.617.2进化分支,但它的变异情况和一株北美株高度相似,而与近期我国其他地区的病例感染的病毒变异不一样。结合病例的工作性质,因此推测此次本土病例感染来源很可能是国外而不是国内其他地区。

病毒发生变异后,这些变异会遗传给病毒的下一代并且不大可能返祖,也就是说处在同一传播链条上的病例带有的病毒肯定会包含之前传播者带有的病毒的全部变异。因此,通过比较病毒变异是否一致,我们就可以判断两个病例之间是不是在同一传播链上,一例一例比较后精准地推断病毒的来源。

基因测序还有更多高大上的作用?

科学家通过对病毒进行全基因组测序,可以了解新冠病毒不同传播阶段的变异情况,由此推测病毒对人的感染力的变化情况。

还可以了解现在的核酸检测诊断试剂是否有效,因为核酸检测仅仅是检测病毒核酸序列的一部分,如果被检测的这部分序列发生改变,那么就需要对检测试剂进行改进了。

另外,疫苗研发者可利用基因组测序技术观察病毒变化情况,研究现有疫苗或正在研发的疫苗是否有效,从而对疫苗的研发策略进行修改,让疫苗更有针对性。

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关键词:
德尔塔,变异毒株,基因测序,病毒来源

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