BUONG GENOME RESEQUENING
Ang pagsubaybay sa genomics ng SARS-CoV-2 ay nagbubunyag ng isang variant ng pagtanggal ng Nsp1 na nagmo-modulate ng type I interferon na tugon
Nanopore |Illumina |Buong genome resequencing |metagenomics |RNA-Seq |Sanger
Ang Biomarker Technologies ay nagbigay ng teknikal na suporta sa sample sequencing sa pag-aaral na ito.
Mga highlight
Tinutukoy ng 1.SARS-CoV-2 genome sequencing at phylognetic analysis ang 35 paulit-ulit na mutasyon kabilang ang 31 SNP at 4 na Indels.
2. Ang kaugnayan sa 117 clinical phenotypes ay nagpapakita ng potensyal
mahalagang mutasyon.
Ang ∆500-532 sa rehiyon ng coding ng Nsp1 ay nauugnay sa mas mababang viral
3.load at suwero IFN-β.
4. Ang mga viral isolate na may ∆500-532 mutation ay nag-udyok ng mas mababang IFN-I
tugon sa mga nahawaang selula.
Eksperimental na Disenyo
Mga nagawa
1. COVID-19 epidemiological at genomic surveillance
Nakolekta ang clinical data sa lalawigan ng Sichuan, China sa panahon ng outbreak mula Enero 22, 2020 hanggang Pebrero 20, 2020. May kabuuang 538 kaso ng COVID-19 ang nakumpirma sa pamamagitan ng qPCR test sa Sichuan, 28.8% nito ay mula sa probinsiya kabisera.Ang mga kumpirmadong kaso sa Sichuan ay tumaas nang husto, na tumaas noong Enero 30.Gayundin, sinusuportahan ng data na ang social distancing ay maaaring maging isang pangunahing salik sa pagpigil sa pagkalat ng virus.
Figure 1. Epidemiological na pag-aaral ng COVID-19 sa lalawigan ng Sichuan, China
2. Konstruksyon ng genome ng SARS-CoV-2 at pagkakakilanlan ng mga variant
Sa multiplex PCR amplification na sinundan ng nanopore sequencing, isang kabuuang 310 malapit- o bahagyang-kumpletong genome mula sa 248 na mga pasyente ay nabuo na may humigit-kumulang.80% ng mga genome na sakop ng 10 reads (Mean depth: 0.39 M reads bawat sample).
Figure 2. Dalas ng bawat variant sa Sichuan cohort
May kabuuang 104 na SNP at 18 Indel ang natukoy mula sa mga genome ng SARS-CoV-2, kung saan 31 na SNP at 4 na Indel ang natukoy bilang paulit-ulit na genetic variant.Sa pamamagitan ng paghahambing ng mga ito sa 169 sample mula sa Wuhan at sa 81,391 mataas na kalidad na publich genome sequence sa GISAID, 29 sa 35 variant na natagpuang ipinakita sa ibang mga kontinente.Kapansin-pansin, apat na variant kabilang ang ∆500-532, ACC18108AT, ∆729-737 at T13243C, ay natagpuan lamang sa Sichuan at Wuhan at wala sa data ng GISAID, na nagpapahiwatig na ang mga variant na ito ay malamang na maprotektahan mula sa Wuhan, na nakakatugon sa mga talaan ng paglalakbay ng mga pasyente.
Ang evolutionary analysis na may maximum likelihood(ML) method at Bayesian molecular clock approach ay naproseso sa 88 bagong virus mula sa Sichuan at 250 na curated genome mula sa ibang mga rehiyon.Ang mga genome na may ∆500-532 (Mga pagtanggal sa rehiyon ng Nsp1 coding) ay natagpuang kalat-kalat na ipinamahagi sa phylogenetic tree.Ang pagsusuri ng Haplotype sa mga variant ng Nsp1 ay nakilala ang 5 sa kanila mula sa maraming lungsod.Iminungkahi ng mga resultang ito na ang ∆500-532 ay naganap sa maraming lungsod at maaaring ma-import nang maraming beses mula sa Wuhan.
Figure 2. Mga paulit-ulit na genetic variant at phylogenetic analysis sa mga genome ng SARS-CoV-2
3. Pagsasama-sama ng mga paulit-ulit na variant ng genetic na may mga klinikal na implikasyon
117 clinical phenotypes ang nauugnay sa kalubhaan ng COVID-19, kung saan 19 na phenotype na nauugnay sa kalubhaan ay inuri sa malubha at hindi malalang mga katangian.Ang ugnayan sa pagitan ng mga katangiang ito at 35 paulit-ulit na mga variant ng genetic ay na-viualize sa bi-cluster heatmap.Ang isang GSEA-like-ranggo na pagsusuri sa pagpapayaman ay nagpakita na ang ∆500-532 ay negatibong nakakaugnay sa ESR, serum IFN-β at CD3+CD8+ T cell count sa dugo.Bukod dito, ipinakita ng mga pagsusulit sa qPCR na ang mga pasyenteng nahawaan ng virus na nagkukulong ∆500-532 ay may pinakamataas na halaga ng Ct, ibig sabihin, pinakamababang viral load.
Figure 3. Mga asosasyon ng 35 paulit-ulit na genetic variant na may mga klinikal na phenotype
4. Pagpapatunay sa viral mutation na nauugnay sa mga klinikal na phenotype
Upang maunawaan ang mga epekto ng ∆500-532 sa mga function ng Nsp1, ang mga HEK239T na mga cell ay inilipat kasama ang mga plasmid na nagpapahayag ng buong haba, WT Nsp1 at mga mutant na form na may mga pagtanggal.Ang mga transcriptome profile ng bawat ginagamot na HEK239T na mga cell ay naproseso para sa pagsusuri ng PCA, na nagpapakita na ang mga pagtanggal ng mutants ay nagkumpol na medyo malapit at makabuluhang naiiba sa WT Nsp1.Ang mga gene na makabuluhang na-upregulated sa mga mutant ay pangunahing pinayaman sa "peptide biosynthetic/metabolic process", "ribonucleoprotein complex biogenesis", "protein targeting to membrane/ER", atbp. Bukod dito, dalawang pagtanggal ang nagpakita ng natatanging expssion pattern mula sa WT.
Figure 4. Transcriptome analysis sa HEK239T cells na inilipat ng WT Nsp1 at na may mga pagtanggal
Ang mga epekto ng mga pagtanggal sa tugon ng IFN-1 ay nasubok din sa overexpressed na pag-aaral.Ang lahat ng nasubok na mga pagtanggal ay ipinakita upang mabawasan ang IFN-1 repsonse sa mga inilipat na HEK239T at A549 na mga cell sa parehong antas ng transcriptome at antas ng protina.Kapansin-pansin, ang makabuluhang down-regulated na mga gene sa mga pagtanggal ay pinayaman sa "tugon sa pagtatanggol sa virus", "viral genome replication", "regulasyon ng transkripsyon ng RNA polymerase II" at "tugon sa type I interferon".
Figure 5. Down regulation ng interferon signaling pathways sa ∆500-532 mutant
Sa pag-aaral na ito, ang epekto ng mga pagtanggal na ito sa virus ay higit pang nakumpirma ng mga pag-aaral sa impeksyon sa viral.Ang mga virus na may ilang partikular na mutant ay nahiwalay sa mga klinikal na sample at nahawahan sa mga cell ng Calu-3.Ang mga detalyadong resulta sa pag-aaral ng impeksyon sa viral ay mababasa sa papel.
doi:10.1016/j.chom.2021.01.015
Sanggunian
Lin J, Tang C, Wei H, et al.Ang genomic monitoring ng SARS-CoV-2 ay nagbubunyag ng isang variant ng pagtanggal ng Nsp1 na nagmo-modulate ng type I interferon response[J].Cell host at microbe, 2021.
Mga Balita at Highlight naglalayong ibahagi ang pinakabagong matagumpay na mga kaso sa Biomarker Technologies, pagkuha ng mga nobelang siyentipikong tagumpay pati na rin ang mga kilalang pamamaraan na inilapat sa panahon ng pag-aaral.
Oras ng post: Ene-06-2022