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大流行大大提高了国际病原基因诊断能力

已有 2178 次阅读 2022-12-18 12:05 |系统分类:海外观察

去年,当柬埔寨一名三岁男孩感染禽流感时,位于金边的柬埔寨巴斯德研究所(Pasteur Institute of Cambodia)的研究人员使用了在COVID-19大流行期间购买的基因组测序技术,在一天内对该男孩的样本进行了测序。他们证实他感染了H9N2病毒,这是在鸟类中发现的一种常见病毒。后来,他们对住在男孩家里的一只鸡的病毒样本进行了测序,表明鸡是他被感染的来源,这种病毒不太可能传播给其他人。在大流行之前,样本会被送往国外进行测序,而这类信息通常需要数周或数月才能到达。

该实验室是亚洲和非洲在大流行期间提高测序能力的众多实验室之一,现在正将目光投向COVID-19以外的其他疾病研究。位于亚的斯亚贝巴的非洲疾病控制和预防中心的病原体基因组学项目负责人Sofonias Tessema:“自2022年初以来,我们一直在考虑如何将这种能力用于其他病原体”,例如霍乱、疟疾、脊髓灰质炎和埃博拉。

新加坡杜克-国立大学(Duke-NUS)医学院的病毒免疫学家Ruklanthi de alwi说,在大流行之前,基因组测序主要用于局部地区的病原诊断研究,但现在它正在用于公共卫生。测序数据结合其他临床信息可用于诊断疾病、确定传播链、追踪突变、追踪疫情、加快公共卫生应对并促进疫苗开发。

杜克-新加坡国立大学的传染病医生Paul Pronyk说,许多国家想要做他们自己的测序,他支持亚洲病原体基因组计划(PGI)——一个旨在加强亚洲基因组监测的项目。“以后不需要把把标本送到海外进行分析了,”他补充道。

也有研究人员担心,用于SARS-CoV-2测序的资金将会枯竭,新机器将被闲置。印度维洛尔基督教医学院的病毒学家Gagandeep Kang说,许多国家有能力对其他病原体进行测序,但没有这样做,因为没有经费。“我有点怀疑我们能在多大程度上推进这一进程。

基因组测序能力的增长迅速而全面。柬埔寨巴斯德研究所的病毒学家埃里克·卡尔森(Erik Karlsson)说,在疫情期间,该研究所获得了资金,购买了一个Illumina下一代基因组测序仪和几个牛津纳米孔第三代测序仪,包括小型便携式设备。它还购买了服务器和计算机,并升级了研究所的互联网连接,以分析由此产生的大量生物信息学数据。

Karlsson说,这些投资使SARS-CoV-2基因组测序的成本从2020年初的1,000美元降至2021年底的20美元。这种能力还被用于对近期流感和基孔肯雅热暴发的样本以及登革热病毒和一些蝙蝠和啮齿动物病毒的样本进行快速测序。Karlsson说道:发展成了许多不同的内容。现在,他的团队正在对环境样本进行大规模的宏基因组测序,比如来自活体动物市场、猪屠宰场和蝙蝠洞穴的空气。

类似的情况也发生在整个非洲。Tessema说,2018年,只有7个国家拥有用于公共卫生目的的下一代测序设备,现在大约38个国家拥有这些设施,她描述了非洲PGI支持的扩展。Tessema说,这项工作在大流行之前就开始了,但令人担忧的SARS-CoV-2变异株的出现加快了获得资金和各国采用基因组技术的速度。自2020年以来,非洲各地的机构已对超过14SARS-CoV-2基因组进行了测序。

当今年早些时候在刚果民主共和国贝尼发现一例埃博拉病例时,从该患者身上采集的样本被带到约240公里外戈马的一个实验室进行检测和测序,避免了将样本运往1600多公里外的首都金沙萨的延误。该实验室很快确认,埃博拉病毒序列与几年前在该地区传播的病毒序列有关,并不代表一个新的溢出事件。由于使用了可用于SARS-CoV-2测序的试剂和设备,刚果民主共和国的实验室能够迅速对埃博拉样本进行测序,Tessema说。

总部位于瑞士日内瓦的全球诊断联盟创新诊断基金会(FIND)负责基因组学和测序项目的安妮塔·苏雷什(Anita Suresh)说,随着许多地区对SARS-CoV-2的检测减少,各国开始转向对流行病原体进行测序。几个组织已宣布为非洲和亚洲的非sars - cov -2病原体测序提供资助,其中包括位于华盛顿西雅图的比尔和梅琳达·盖茨基金会(Bill and Melinda Gates Foundation),该基金会支持非洲PGI和亚洲PGI

从尼帕病毒到结核病,每个国家都有自己的重点。位于科伦坡的被忽视疾病药物计划的登革热项目负责人、免疫学家Neelika Malavige说,一些疾病是由在大流行期间减少或被忽视的疾病暴发引起的。“登革热今年卷土重来。”

科学家们说,对测序的兴趣增加正在为研究提供更多的数据,以及在新疗法和疫苗方面合作的机会。但是能够解读测序数据的人很短缺,比如生物信息学家和流行病学家。牛津大学研究疟疾的Olivo Miotto说,这带来了一个挑战。他在曼谷的Mahidol牛津热带医学研究所工作。

卡尔森说,许多人接受过如何解读COVID-19数据的培训,但他们不知道如何将其应用于其他疾病。“全球仍然缺乏受过训练的劳动力。”

研究人员担心,捐助者和政府在基因组监测方面的投资将会枯竭。达卡儿童健康研究基金会的分子微生物学家Senjuti Saha说,慈善基金通常不支持长期监测。

测序机每年的维护费用也高达数万美元。Pronyk说,所需的试剂非常昂贵,在没有建立供应链的地区,成本可能更高。他说,解决分销缺口将是亚洲PGI的一个优先事项。

在比尔和梅琳达·盖茨基金会(Bill and Melinda Gates Foundation)领导病原体基因组测序工作的戴维·布莱泽斯(David Blazes)说,在一些地方,需要几个月的时间才能让一名技术人员修理一台坏掉的机器。研究人员表示,还需要开发对SARS-CoV-2以外的病原体进行测序的标准化流程,并降低测序成本。




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