ลำดับจีโนมทั้งหมด
การตรวจสอบจีโนมิกส์ของ SARS-CoV-2 เผยให้เห็นตัวแปรการลบ Nsp1 ที่ปรับการตอบสนองของอินเตอร์เฟอรอนประเภท 1
นาโนพอร์ | อิลลูมินา | การจัดลำดับจีโนมทั้งหมด เมตาโนมิกส์ | RNA-Seq | แซงเกอร์
Biomarker Technologies ให้การสนับสนุนทางเทคนิคเกี่ยวกับการจัดลำดับตัวอย่างในการศึกษานี้
ไฮไลท์
1.การจัดลำดับจีโนมของ SARS-CoV-2 และการวิเคราะห์สายวิวัฒนาการระบุการกลายพันธุ์ที่เกิดซ้ำ 35 ครั้ง รวมถึง SNP 31 รายการ และ Indel 4 รายการ
2. ความเชื่อมโยงกับฟีโนไทป์ทางคลินิก 117 ชนิดเผยให้เห็นถึงความเป็นไปได้
การกลายพันธุ์ที่สำคัญ
∆500-532 ในภูมิภาคการเข้ารหัส Nsp1 มีความสัมพันธ์กับไวรัสที่ต่ำกว่า
3.โหลดและซีรั่ม IFN-β
4. ไวรัสที่แยกได้ที่มีการกลายพันธุ์ ∆500-532 จะทำให้ IFN-I ลดลง
การตอบสนองในเซลล์ที่ติดเชื้อ
การออกแบบการทดลอง
ความสำเร็จ
1. การเฝ้าระวังทางระบาดวิทยาและจีโนมของโรคโควิด-19
ข้อมูลทางคลินิกถูกเก็บรวบรวมในมณฑลเสฉวน ประเทศจีน ตลอดช่วงการระบาดตั้งแต่วันที่ 22 มกราคม 2020 ถึงวันที่ 20 กุมภาพันธ์ 2020 มีผู้ป่วยโรคโควิด-19 ทั้งหมด 538 รายได้รับการยืนยันโดยการทดสอบ qPCR ในเสฉวน โดย 28.8% มาจากมณฑล เมืองหลวง. กรณีที่ได้รับการยืนยันในเสฉวนเพิ่มขึ้นแบบทวีคูณ โดยแตะจุดสูงสุดในวันที่ 30 มกราคม นอกจากนี้ ข้อมูลยังสนับสนุนว่าการเว้นระยะห่างทางสังคมอาจเป็นปัจจัยสำคัญในการป้องกันการแพร่กระจายของไวรัส
รูปที่ 1 การศึกษาทางระบาดวิทยาของโควิด-19 ในมณฑลเสฉวน ประเทศจีน
2. การสร้างจีโนม SARS-CoV-2 และการระบุตัวแปร
ด้วยการขยาย PCR แบบมัลติเพล็กซ์ตามด้วยลำดับนาโนพอร์ จีโนมที่ใกล้เคียงหรือสมบูรณ์ทั้งหมด 310 รายการจากผู้ป่วย 248 รายถูกสร้างขึ้นด้วยขนาดประมาณ 80% ของจีโนมครอบคลุมโดยการอ่าน 10 ครั้ง (ความลึกเฉลี่ย: 0.39 M อ่านต่อตัวอย่าง)
รูปที่ 2 ความถี่ของแต่ละตัวแปรในกลุ่มเสฉวน
มีการระบุ SNP ทั้งหมด 104 SNP และ 18 Indels จากจีโนม SARS-CoV-2 โดย SNP 31 รายการและ Indel 4 รายการถูกระบุว่าเป็นตัวแปรทางพันธุกรรมที่เกิดซ้ำ เมื่อเปรียบเทียบกับตัวอย่าง 169 ตัวอย่างจากอู่ฮั่น และลำดับจีโนมสาธารณะคุณภาพสูง 81,391 รายการใน GISAID พบ 29 รายการจาก 35 สายพันธุ์ที่พบในทวีปอื่น น่าสังเกต พบว่ามีตัวแปรสี่ตัวซึ่งรวมถึง ∆500-532, ACC18108AT, ∆729-737 และ T13243C พบเฉพาะในเสฉวนและหวู่ฮั่นเท่านั้น และไม่มีอยู่ในข้อมูล GISAID ซึ่งบ่งชี้ว่าตัวแปรเหล่านี้มีแนวโน้มที่จะนำเข้ามาจากอู่ฮั่น ซึ่งตรงตามข้อกำหนด บันทึกการเดินทางของผู้ป่วย
การวิเคราะห์เชิงวิวัฒนาการด้วยวิธีความน่าจะเป็นสูงสุด (ML) และวิธีนาฬิกาโมเลกุลแบบเบย์ได้รับการประมวลผลบนไวรัสใหม่ 88 ตัวจากเสฉวน และจีโนมที่ได้รับการดูแลจัดการ 250 รายการจากภูมิภาคอื่น ๆ จีโนมที่มี ∆500-532 (การลบในพื้นที่การเข้ารหัส Nsp1) พบกระจายอย่างกระจัดกระจายในต้นไม้สายวิวัฒนาการ การวิเคราะห์ Haplotype บนตัวแปร Nsp1 ระบุ 5 ตัวจากหลายเมือง ผลลัพธ์เหล่านี้ชี้ให้เห็นว่า ∆500-532 เกิดขึ้นในหลายเมืองและอาจนำเข้าจากอู่ฮั่นหลายครั้ง
รูปที่ 2 ความแปรปรวนทางพันธุกรรมที่เกิดซ้ำและการวิเคราะห์สายวิวัฒนาการในจีโนม SARS-CoV-2
3. การเชื่อมโยงของตัวแปรทางพันธุกรรมที่เกิดซ้ำกับผลกระทบทางคลินิก
ฟีโนไทป์ทางคลินิก 117 รายการเกี่ยวข้องกับความรุนแรงของเชื้อโควิด-19 โดยฟีโนไทป์ที่เกี่ยวข้องกับความรุนแรง 19 รายการถูกจำแนกเป็นลักษณะที่รุนแรงและไม่รุนแรง ความสัมพันธ์ระหว่างลักษณะเหล่านี้กับตัวแปรทางพันธุกรรมที่เกิดซ้ำ 35 ชนิดถูกแสดงเป็นภาพในแผนที่ความร้อนแบบสองคลัสเตอร์ การวิเคราะห์การเพิ่มคุณค่าที่คล้ายกับ GSEA แสดงให้เห็นว่า ∆500-532 มีความสัมพันธ์เชิงลบกับ ESR, จำนวน IFN-β ในซีรั่ม และCD3+CD8+ ทีเซลล์ในเลือด นอกจากนี้ การทดสอบ qPCR แสดงให้เห็นว่าผู้ป่วยที่ติดเชื้อไวรัสที่มีค่า ∆500-532 มีค่า Ct สูงที่สุด กล่าวคือ ปริมาณไวรัสต่ำที่สุด
รูปที่ 3 ความสัมพันธ์ของตัวแปรทางพันธุกรรมที่เกิดซ้ำ 35 รายการกับฟีโนไทป์ทางคลินิก
4. การตรวจสอบความถูกต้องของฟีโนไทป์ทางคลินิกที่เกี่ยวข้องกับการกลายพันธุ์ของไวรัส
เพื่อให้เข้าใจถึงผลกระทบของ ∆500-532 ต่อฟังก์ชัน Nsp1 เซลล์ HEK239T ได้รับการถ่ายด้วยพลาสมิดที่แสดงความยาวเต็ม WT Nsp1 และรูปแบบกลายพันธุ์พร้อมการลบ โปรไฟล์การถอดเสียงของเซลล์ HEK239T ที่ได้รับการบำบัดแต่ละเซลล์ได้รับการประมวลผลสำหรับการวิเคราะห์ PCA ซึ่งแสดงให้เห็นว่าการลบการกลายพันธุ์นั้นค่อนข้างใกล้ชิดกันและแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญจาก WT Nsp1 ยีนที่ได้รับการควบคุมอย่างมีนัยสำคัญในการกลายพันธุ์นั้นส่วนใหญ่ได้รับการเสริมสมรรถนะใน "กระบวนการสังเคราะห์ทางชีวภาพ / เมตาบอลิซึมของเปปไทด์", "การสร้างทางชีวภาพที่ซับซ้อนของไรโบนิวคลีโอโปรตีน", "การกำหนดเป้าหมายโปรตีนไปที่เยื่อหุ้มเซลล์ / ER" ฯลฯ ยิ่งไปกว่านั้น การลบสองครั้งแสดงรูปแบบการขยายที่ชัดเจนจาก WT
รูปที่ 4 การวิเคราะห์การถอดเสียงบนเซลล์ HEK239T ที่ถูกถ่ายโดย WT Nsp1 และที่มีการลบ
ผลกระทบของการลบการตอบสนองของ IFN-1 ยังได้รับการทดสอบในการศึกษาที่มีการแสดงออกมากเกินไป การลบออกที่ทดสอบทั้งหมดแสดงเพื่อลดการตอบสนองของ IFN-1 ในเซลล์ HEK239T และ A549 ที่ถูกทรานส์เฟกที่ทั้งระดับทรานสคริปโตมและระดับโปรตีน สิ่งที่น่าสนใจคือ ยีนที่ถูกควบคุมอย่างมีนัยสำคัญในการลบนั้นอุดมไปด้วย "การตอบสนองต่อการป้องกันไวรัส", "การจำลองจีโนมของไวรัส", "การควบคุมการถอดรหัสโดย RNA polymerase II" และ "การตอบสนองต่ออินเตอร์เฟอรอนประเภท I"
รูปที่ 5. การควบคุมเส้นทางการส่งสัญญาณอินเตอร์เฟอรอนในการกลายพันธุ์ ∆500-532
ในการศึกษานี้ ผลกระทบของการลบไวรัสเหล่านี้ได้รับการยืนยันเพิ่มเติมโดยการศึกษาเกี่ยวกับการติดเชื้อไวรัส ไวรัสที่มีการกลายพันธุ์บางชนิดถูกแยกออกจากตัวอย่างทางคลินิกและติดเชื้อในเซลล์ Calu-3 สามารถอ่านผลโดยละเอียดเกี่ยวกับการศึกษาการติดเชื้อไวรัสได้ในบทความ
ดอย:10.1016/j.chom.2021.01.015
อ้างอิง
Lin J, Tang C, Wei H และคณะ การตรวจสอบจีโนมของ SARS-CoV-2 จะเผยให้เห็นตัวแปรการลบ Nsp1 ที่ปรับเปลี่ยนการตอบสนองของอินเตอร์เฟอรอนประเภท 1 [J] โฮสต์ของเซลล์และจุลินทรีย์ 2021
ข่าวสารและไฮไลท์ มุ่งหวังที่จะแบ่งปันกรณีศึกษาที่ประสบความสำเร็จล่าสุดกับ Biomarker Technologies โดยรวบรวมความสำเร็จทางวิทยาศาสตร์ใหม่ๆ ตลอดจนเทคนิคที่โดดเด่นที่นำไปใช้ในระหว่างการศึกษา
เวลาโพสต์: Jan-06-2022