健康和医学

如何跟踪SARS-COV-2在世界各地发生变异COVID-19大流行期间,

该COVID-19大流行是由冠状病毒SARS-COV-2株正在进行的全球健康危机。SARS-COV-2病毒突变在传播,并监测这些突变及其分布可以提供对治疗和控制疾病的信息。Santiago JustoArévalo(里卡多帕尔马大学,秘鲁)及其同事们在大流行的第一个十个月内分析了世界各地几个突变的进展。他们的结果表明,目前存在的病毒的五个主要单倍型。该团队还创建了一个网页,它将相应的单倍型分配给给定的基因组。

冠状病毒是引起呼吸道感染的病毒家族,症状从非常轻微(或无症状)致死。SARS冠状病毒-2(严重急性呼吸综合征冠状病毒2)负责COVID-19流行冠状病毒的菌株。截至11月初已造成约52000000箱子和1.3万人死亡。

全球努力使有关病毒的信息已经导致SARS-COV-2基因组在全世界和大流行期间遍布全球数千次。这种巨大的数据集提供了追踪病毒的演变,以突变和传播的独特机会。由分析这种数据产生的信息可以帮助努力控制和治疗疾病,这两者都是在制定药物和疫苗接种方面以及通过减少接触来限制传播的政府政策方面。

基因组分析
Santiago justoArévalo博士及其团队分析了11月底的171,461个SARS-COV-2基因组,发现九个经常发生的突变。然后,它们使用统计模型来创建一个树木,说明病毒最有可能的演变。该模型显示了五种不同的SARS-COV-2基因组,其特征在于九个突变的存在或不存在。这些群体称为单倍型。单倍型是一组通常是全部遗传的一组遗传物质,在这种情况下,在这种情况下,所有拷贝的一组不同的基因在细胞内复制时将含有病毒(通过进入宿主细胞并迫使细胞进行病毒再现)生产病毒的副本)。研究团队将单倍型称为OTU_1至OTU_5(运营分类单位 - 用于指定一组密切相关的个人的功能术语)。

OTU_1是祖先的单倍型,含有鉴定的九个突变。它是2019年12月期间在亚洲中鉴定的第一个SARS-COV-2基因组。OTU_2首先在2020年1月开始测序,含有OTU_1中不存在的四个突变(来自九所鉴定)。围绕同一时间,OTU_3也被测序,其中包含OTU_2加上的四个突变。OTU_4也从OTU_2下降,因此包含这四个突变加上一个额外的突变(但不包含OTU_3的三个独一无二)。OTU_5从OTU_4下降,因此包含OTU_2中的四个突变,在OTU_4中发现的另一种突变,以及OTU_5独有的另一个突变。

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估算OTU频率
分析不同国家和大陆的OTUS结果的全局频率的问题能够序列不同数量的基因组。解决这个问题Arévalo博士和他的团队应用了一个名为“归一化”的统计进程。这通过推断单倍型在该区域中疾病的病例数量的序列性基因组中的常见基因组中的常见作用。例如,如果一个国家只测序少数基因组,但所有测序的基因组来自一个单倍型,则可以假设该国家中的所有SARS-COV-2(测序或不测序)也来自该单倍型。然后,频率就可以使用该单倍型的病例数量来提供更好地表示OTU的全球重要性。

阿雷瓦洛博士和他的研究小组分析了171461 SARS冠状病毒,基因组2可在十一月底,并发现有9点频繁发生的突变。

时空分布
研究团队使用了11月底为11月底提供的数据,以跟踪OTU在大流行的第一个十个月内传播的方式。1月和2月,OTU_1从亚洲传播到北美和欧洲,并迄今为止最常见的单倍型。OTU_2到OTU_5也存在,但在非常低的数字中,直到3月份,当频率开始甚至在五个群体中开始时。到4月,Otu_1不再是最常见的单倍型。Otu_3然后是全球最普遍的,但Otu_2经常在非洲发现,Otu_5已经成为北美最常见的单倍型。Otu_3频率增加,从5月到8月全球最常见的单倍型。OTU_2和OTU_5存在于中间频率中,OTU_1和OTU_4是最不报告的单倍型。

但是,在9月,OTU_3开始频率下降,OTU_2开始增加。南美洲未列入9月份的分析中,只有北美和欧洲在11月被考虑。因为在10月和11月,OTU_2是由于缺乏其他大陆的信息,因为没有其他大陆的信息,因为奥特鲁_3仍然是最常见的。10月,OTU_2比OTU_3变得更常见,这持续到11月持续下降。OTU_1在发生的情况下继续减少,并且到11月很少报道。OTU_4和OTU_5出现在低频中,但OTU_4在八月和九月稍微普通,而不是在其他几个月内,OTU_5在11月更常见。

SARS-COV-2 OTU的简化演化路径:紫色圆圈代表祖先变体(OTU_1),在某些步骤(绿色圆圈0 45)产生OTU_2之后。来自OTU_1的其他变体(OTU_1右侧和左侧的绿色圆圈)并不像OTU_2那么成功。OTU_2导致生产OTU_3(黄色圆圈)和OTU_4(蓝圆圈)。OTU_3制作了一些变体(最大黄色圆圈下方的绿色圆圈),其中一个是再现另一组OTU_3。最后,属于OTU_4的定义病毒组中的额外突变产生OTU_5。使用来自56001病毒基因组的信息和使用WASTML软件执行的表示来创建图形(https://pastml.pasteur.fr/

总体而言,这些结果表明,虽然OTU_1在全球范围内扩展SARS-COV-2病毒,但随后用新的,潜在的有利,突变脱颖而出。Otu_3含有三个单倍型独特的突变,这可能是Otu_3早期成为最常见的单倍型的原因。Otu_3后来被OTU_2替换,otu_2不包含这些独特的突变,然而由于由于南美洲的基因组太少,南美洲未被列入9月份的分析,只有北美和欧洲在11月被考虑。Arévalo博士和他的团队能够进一步打破分析,看看单倍型如何在大陆内发生频率。

地理分布
阿雷瓦洛博士和他的研究小组发现,所有大陆拥有所有的OTU的情况下,但OTU单板的频率大陆之间变化。OTU_3是在亚洲,非洲,大洋洲(澳大利亚和许多南太平洋岛屿)和南美最流行的单倍型。在北美OTU_5被认为是最常见的。在欧洲OTU_3表现最为突出,直至九月OTU_2成为最常见的。该研究小组认为,这些差异可能是由于到位,由政府以减少疾病的传播,或可能是突变的病毒有利的结果政策。

研究团队的网页允许用户探索蛋白质的三维结构和突变的区域。蓝色区域显示在几个基因组中未突变的区域,白色区域显示中等突变区域和红色区域显示出高突变的区域。sarscov2haplofinder.urp.edu.pe.

感兴趣的突变
很多兴趣在于突变的刺突蛋白,因为这种蛋白使病毒的熔断器过程宿主细胞开始,因此对疫苗的共同目标。这种突变首先出现在OTU_2并建议它可以使一个更具传染性的病毒。然而,这种突变存在于OTU_2-5,所以它可能是其他突变是OTU_3的特别成功的原因,并在北美OTU_5。
独特的OTU_3的三种突变的N蛋白。N蛋白参与结合和稳定的病毒基因组和病毒复制所必需的许多过程,因此,尽管目前还不清楚的突变可能有什么样的影响,他们可以提供一个有利的病毒。SARS-CoV的-2的N蛋白是疫苗另一个潜在的目标。

Otu_5在称为NSP2的蛋白质中具有一种独特的突变。NSP2在SARS-COV-2中的功能仍然不清楚,但有可能涉及调节宿主细胞过程以允许病毒复制。目前尚不清楚对OTU_5独特的NSP2中的突变是否有益于病毒,因此是北美普遍存在的原因。

互动图形,显示了单倍型(OTUS)的时间和地理分布在研究团队的网页上提供。在这里,用户可以调查特定大陆或月份中最普遍的OTU。sarscov2haplofinder.urp.edu.pe/results/geo_an//

Otus和患者特征
该研究小组还考虑是否有可能是个OTU和患者的年龄,性别和疾病严重程度之间的任何关系。他们发现,在不同的单倍型的跨性别或年龄组发生无显著差异,或者在病人症状的严重程度。然而,这些分析现有数据严重不足,并在症状什么样的信息是可用的严重性的情况下被杂乱无章,往往不提供信息。

Haplofinder URP是所有研究人员可用的工具,在那里他们可以上传测序的SARS-COV-2基因组,并找出它所属的单倍型。

Haplofinder URP.
虽然SARS-COV-2被认为是一种缓慢突变的病毒,但进一步的突变将发生过去这些分析的重点,并且将继续发生,因此新的单倍型将产生。Arévalo博士和他的团队继续通过他们创建称为Haplofinder URP的网页来监测病毒的演变和全球变异的频率。

Haplofinder URP(sarscov2haplofinder.urp.edu.pe.)是提供给所有的研究人员,在那里他们可以上传测序SARS冠状病毒,基因组2,并找出它属于哪个单倍型的工具。该研究团队从他们在网页上的基因组分析提供的结果,并将继续更新这些信息作为新的基因突变和单倍型的出现和被识别。

个人反应

如果储行策略尚未实施锁定策略,您认为频率分析的结果是否有所不同?

在锁定政策在世界各地完全实施锁定政策之前发生了定义这五个主要单倍型的突变的扩散。Thus, as you can see in our paper ‘Analysis of the Dynamics and Distribution of SARS-CoV-2 Mutations and its Possible Structural and Functional Implication’, the high-frequency mutations defined here (almost the same that define our five major haplotypes [OTU_1 to OTU_5]) are in all six continents analysed. However, another set of mutations (that appear after lockdown policies) are restricted to some continents. This observation offers evidence that lockdown policies (especially those that avoid intercontinental travel) satisfactorily maintain mutations that appear in one continent are restricted to that continent. If intercontinental travel is reinstated (as is already being observed in some cases), those mutations will begin to spread all around the world and the second round of haplotype competition between continents will begin, if it has not started yet…

此功能文章是通过批准的研究团队特色而创建的。这是一个协作的生产,由特色辅助,全球分销提供支持。

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