PENYELIDIKAN KESELURUHAN GENOME
Pemantauan genomik SARS-CoV-2 mendedahkan varian pemadaman Nsp1 yang memodulasi tindak balas interferon jenis I
Nanopore |Illumina |Penjujukan semula genom keseluruhan |metagenomik |RNA-Seq |Sanger
Biomarker Technologies menyediakan sokongan teknikal mengenai penjujukan sampel dalam kajian ini.
Sorotan
1.Penjujukan genom SARS-CoV-2 dan analisis filognetik mengenal pasti 35 mutasi berulang termasuk 31 SNP dan 4 Indel.
2.Perkaitan dengan 117 fenotip klinikal mendedahkan berpotensi
mutasi penting.
∆500-532 dalam kawasan pengekodan Nsp1 berkorelasi dengan virus yang lebih rendah
3.beban dan serum IFN-β.
4. Pengasingan virus dengan mutasi ∆500-532 mendorong IFN-I yang lebih rendah
tindak balas dalam sel yang dijangkiti.
Reka bentuk eksperimen
Pencapaian
1. Pengawasan epidemiologi dan genomik COVID-19
Data klinikal dikumpul di wilayah Sichuan, China sepanjang tempoh wabak dari 22 Januari 2020 hingga 20 Februari 2020. Sebanyak 538 kes COVID-19 disahkan melalui ujian qPCR di Sichuan, 28.8% daripadanya adalah dari wilayah itu modal.Kes yang disahkan di Sichuan meningkat dengan pesat, memuncak pada 30 Januari.Selain itu, data menyokong bahawa penjarakan sosial boleh menjadi faktor utama dalam mencegah penyebaran virus.
Rajah 1. Kajian epidemiologi COVID-19 di wilayah Sichuan, China
2. Pembinaan genom SARS-CoV-2 dan pengenalpastian varian
Dengan amplifikasi PCR multipleks diikuti dengan penjujukan nanopore, sejumlah 310 genom hampir atau separa lengkap daripada 248 pesakit telah dihasilkan dengan lebih kurang.80% genom diliputi oleh 10 bacaan (Min kedalaman: 0.39 M bacaan setiap sampel).
Rajah 2. Kekerapan setiap varian dalam kohort Sichuan
Sebanyak 104 SNP dan 18 Indel telah dikenal pasti daripada genom SARS-CoV-2, di mana 31 SNP dan 4 Indel dikenal pasti sebagai varian genetik berulang.Dengan membandingkannya dengan 169 sampel dari Wuhan dan dengan 81,391 jujukan genom publich berkualiti tinggi dalam GISAID, 29 daripada 35 varian ditemui dibentangkan di benua lain.Terutamanya, empat varian termasuk ∆500-532, ACC18108AT, ∆729-737 dan T13243C, hanya didapati hadir di Sichuan dan Wuhan dan tiada dalam data GISAID, menunjukkan bahawa varian ini berkemungkinan besar dilindung daripada Wuhan, yang memenuhi rekod perjalanan pesakit.
Analisis evolusi dengan kaedah kemungkinan maksimum(ML) dan pendekatan jam molekul Bayesian telah diproses pada 88 virus baharu dari Sichuan dan 250 genom terpilih dari kawasan lain.Genom dengan ∆500-532 (Penghapusan di kawasan pengekodan Nsp1) didapati diedarkan jarang dalam pokok filogenetik.Analisis haplotype pada varian Nsp1 mengenal pasti 5 daripadanya dari pelbagai bandar.Keputusan ini mencadangkan bahawa ∆500-532 berlaku di beberapa bandar dan mungkin diimport beberapa kali dari Wuhan.
Rajah 2. Varian genetik berulang dan analisis filogenetik dalam genom SARS-CoV-2
3. Persatuan varian genetik berulang dengan implikasi klinikal
117 fenotip klinikal dikaitkan dengan keterukan COVID-19, di mana 19 fenotip berkaitan keterukan diklasifikasikan kepada sifat teruk dan tidak teruk.Hubungan antara ciri-ciri ini dan 35 varian genetik berulang telah diviualisasikan dalam peta haba dua kluster.Analisis pengayaan peringkat seperti GSEA menunjukkan bahawa ∆500-532 berkorelasi negatif dengan ESR, serum IFN-β dan kiraan sel T CD3+CD8+ dalam darah.Selain itu, ujian qPCR menunjukkan bahawa pesakit yang dijangkiti virus ∆500-532 mempunyai nilai Ct tertinggi, iaitu viral load terendah.
Rajah 3. Persatuan 35 varian genetik berulang dengan fenotip klinikal
4. Pengesahan pada fenotip klinikal berkaitan mutasi virus
Untuk memahami kesan ∆500-532 pada fungsi Nsp1, sel HEK239T telah ditransfeksi dengan plasmid yang menyatakan bentuk penuh, WT Nsp1 dan mutan dengan penghapusan.Profil transkrip bagi setiap sel HEK239T yang dirawat telah diproses untuk analisis PCA, menunjukkan bahawa mutan pemadaman berkumpul secara relatif lebih dekat dan berbeza dengan ketara daripada WT Nsp1.Gen yang dikawal dengan ketara dalam mutan terutamanya diperkaya dalam "proses biosintetik/metabolik peptida", "biogenesis kompleks ribonukleoprotein", "penyasaran protein ke membran/ER", dan lain-lain. Selain itu, dua pemadaman menunjukkan corak letupan yang berbeza daripada WT.
Rajah 4. Analisis transkrip pada sel HEK239T yang ditransfeksi oleh WT Nsp1 dan dengan pemadaman
Kesan pemadaman pada tindak balas IFN-1 juga telah diuji dalam kajian yang terlalu tertekan.Semua penghapusan yang diuji ditunjukkan untuk mengurangkan tindak balas IFN-1 dalam sel HEK239T dan A549 yang ditransfeksi pada tahap transkrip dan tahap protein.Menariknya, gen yang dikawal dengan ketara dalam pemadaman diperkaya dalam "tindak balas pertahanan terhadap virus", "replikasi genom virus", "peraturan transkripsi oleh RNA polimerase II" dan "tindak balas terhadap interferon jenis I".
Rajah 5. Regulasi ke bawah laluan isyarat interferon dalam mutan ∆500-532
Dalam kajian ini, kesan pemadaman ini terhadap virus telah disahkan lagi oleh kajian jangkitan virus.Virus dengan mutan tertentu telah diasingkan daripada sampel klinikal dan dijangkiti kepada sel Calu-3.Keputusan terperinci mengenai kajian jangkitan virus boleh dibaca dalam kertas.
doi:10.1016/j.chom.2021.01.015
Rujukan
Lin J, Tang C, Wei H, et al.Pemantauan genom SARS-CoV-2 mendedahkan varian pemadaman Nsp1 yang memodulasi tindak balas interferon jenis I[J].Hos sel & mikrob, 2021.
Berita dan Sorotan bertujuan untuk berkongsi kes kejayaan terkini dengan Biomarker Technologies, menangkap pencapaian saintifik novel serta teknik menonjol yang digunakan semasa kajian.
Masa siaran: Jan-06-2022