高通量测序技术是如何应用于新冠病毒研究的
时间：2020-02-18 阅读：1517
解析｜高通量测序技术是如何应用于新冠病毒研究的
新型冠状病毒肺炎确诊人数还在增加，疫情牵动人心，截止到2月13日16:00，全国已有确诊病例59888例，疑似病例16067例。
高通量测序技术又称“下一代”测序技术，以能一次并行对几十万到几百万条DNA分子进行序列测定和一般读长较短等为标志。因其高通量、不依赖于已知核酸序列和具有更高的灵敏度，在新型冠状病毒的鉴定、分型、溯源、诊断等方面都展现了重要作用。我们现罗列疫情以来，NGS技术在新冠病毒研究方面的应用，以飨读者。
一、NGS应用于COVID-19的病原鉴定
2019年12月中旬以来，中国疾病预防控制中心病毒病预防控制所、中国科学院武汉病毒研究所[1]、中国疾控中心、山东第—医科大学、湖北省疾控中心等机构都先后通过全基因组测序等技术，获得了病毒全基因组序列，确认了病原为以前未知的 β 冠状病毒。中国于1月10日公布了新冠状病毒的完整基因组序列。NGS在新型冠状病毒的鉴定中发挥了重要作用。
二、NGS应用于COVID-19的病毒溯源
中国疾控中心、山东第—医科大学等机构的研究人员通过高通量测序发现，SARS-CoV-2与2018年在中国东部舟山发现的两种蝙蝠相关冠状病毒ZC45和ZXC21密切相关，同源性约为88%。相比之下，SARS-CoV-2与SARS-CoV和MERS-CoV的亲缘关系更远，同源性分别为79%和50%[2]（图1）。
图1.SARS-CoV-2及β冠状病毒属代表性病毒的系统进化分析。（图片来自原文）
石正丽团队对5位患者肺泡灌洗液进行 mNGS 测序，87.1%的去人源后 reads 比对，之后用 targeted PCR 和从头组装得到完整的SARS-CoV-2病毒全长序列（29891 bp），整个序列与 SARS-CoV 的相似性在79.5%[3]。2月7日，华南农业大学*网站发布消息称，华南农业大学、岭南现代农业科学与技术广东省实验室分析了1000多份宏基因组样品，发现穿山甲分离到的病毒株与目前感染人的毒株序列相似度高达99%。提示穿山甲为此次新型冠状病毒潜在中间宿主。NGS为揭示病毒传播途径与追溯传染源头提供支撑。
三、NGS应用于COVID-19的病原学诊断
基因测序是能够动态追踪病毒变异的唯—方法。高通量测序通过文库制备、上机测序与数据比对分析，能够及时发现病毒是否变异。新型冠状病毒感染的肺炎诊疗方案（试行第五版）》阐述的病例确诊方式就包括“呼吸道标本或血液标本病毒基因测序，与已知的新型冠状病毒高度同源”，相较于RT-PCR检测，基因测序能够动态监测病毒变异，在准确性和通量上也具有优势。
翊圣生物提供NGS建库解决方案
考虑到病原体随时会有变异可能以及阳性检出率问题，NGS技术无疑会弥补这一缺陷，制备高质量的RNA文库至关重要，翊圣生物深耕NGS多年，可以提供基于MGI & Illumina平台的高效建库试剂盒。
依据现有的技术流程，翊圣生物提供以下三种解决方案
总RNA建库方法
试剂类别 | 产品名称 | 货号 |
核糖体去除 | Hieff NGS® MaxUp rRNA Depletion Kit (Human/Mouse/Rat) MaxUp | 12253ES |
Hieff NGS® RNA Cleaner | 12602ES | |
华大平台 RNA建库 | Hieff NGS® Dual-Mode RNA Library Prep Kit for MGI® | 13345ES |
Illumina平台 RNA建库 | Hieff NGS® Dual-Mode RNA Library Prep Kit for illumina® | 12251ES |
先反转后DNA建库方法
试剂类别 | 产品名称 | 货号 |
逆转录酶 | Hieff NGS® Dual-mode cDNA Systhesis Kit | 12250ES |
华大平台 酶切法建库 | Hieff NGS® OnePot II DNA Library Prep Kit for MGI® | 13321ES |
Illumina平台 酶切法建库 | Hieff NGS® OnePot II DNA Library Prep Kit for illumina | 12204ES |
RNA转座酶建库方法
试剂类别 | 产品名称 | 货号 |
逆转录酶 | Hifair® IV Reverse Transcriptase 第四代耐热逆转录酶 | 11112ES |
TN5建库 | Hieff NGS® Fast Tagment DNA Library Prep Kit for Illumina® | 12206ES |
配套试剂
试剂类别 | 产品名称 | 货号 |
环化试剂盒 | Hieff NGS® Fast-Pace DNA Cyclization Kit for MGI® | 13341ES |
华大平台 接头 | Hieff NGS® Complete Adapter Kit for MGI®, Set 1,2,3 | 13360ES- 13362ES |
Illumina平台 单端接头 | Hieff NGS® Complete Adapter Kit for Illumina®, Set 1,2,3,4 | 12615ES- 12618ES |
Illumina平台 双端接头 | Hieff NGS® 384 Dual Index Primer Kit for Illumina® ，Set 1,2 | 12613ES- 12614ES |
DNA磁珠 | Hieff NGS® DNA Selection Beads | 12601ES |
Qubit试剂 | dsDNA HS Assay Kit for Qubit | 12640ES |
参考文献
- Zhu N, et al. A Novel Coronavirusfrom Patients with Pneumonia in China. The New England Journal of Medicine ,2019. DOI: 10.1056/NEJMoa2001017
- rof Roujian Lu, MSc * Xiang Zhao, MD * Juan Li, PhD * Peihua Niu, PhD * Bo Yang, MSc * Honglong Wu, MSc * et al. Genomic characterization and epidemiology of 2019 novel coronavirus: implications for virus origins and receptor binding,2020.DOI:
- Zhou P, et al. Discovery of a novel coronavirusassociated with the recent pneumonia outbreak in humans and its potential batorigin. bioRxiv, 2020. doi: