XÁC ĐỊNH LẠI TOÀN BỘ GEN
Giám sát bộ gen của SARS-CoV-2 phát hiện ra biến thể xóa Nsp1 điều chỉnh phản ứng interferon loại I
Nanopore |Illumina |Sắp xếp lại toàn bộ bộ gen |metagenomics |Trình tự RNA |Sanger
Biomarker Technologies đã cung cấp hỗ trợ kỹ thuật về giải trình tự mẫu trong nghiên cứu này.
Điểm nổi bật
1.Giải trình tự bộ gen và phân tích phát sinh chủng loại của SARS-CoV-2 xác định 35 đột biến tái phát bao gồm 31 SNP và 4 Indel.
2. Sự liên kết với 117 kiểu hình lâm sàng cho thấy tiềm năng
những đột biến quan trọng.
∆500-532 trong vùng mã hóa Nsp1 tương quan với lượng virus thấp hơn
3.tải và IFN-β huyết thanh.
4.Các chủng virus phân lập có đột biến ∆500-532 làm giảm IFN-I
phản ứng ở tế bào bị nhiễm bệnh.
Thiết kế thử nghiệm
Thành tựu
1. Giám sát dịch tễ học và bộ gen của COVID-19
Dữ liệu lâm sàng được thu thập tại tỉnh Tứ Xuyên, Trung Quốc trong suốt thời gian bùng phát từ ngày 22 tháng 1 năm 2020 đến ngày 20 tháng 2 năm 2020. Tổng cộng có 538 trường hợp COVID-19 được xác nhận bằng xét nghiệm qPCR ở Tứ Xuyên, 28,8% trong số đó là từ tỉnh này thủ đô.Các trường hợp được xác nhận ở Tứ Xuyên tăng theo cấp số nhân, đạt đỉnh điểm vào ngày 30/1.Ngoài ra, dữ liệu ủng hộ rằng giãn cách xã hội có thể là yếu tố chính trong việc ngăn chặn sự lây lan của vi rút.
Hình 1. Nghiên cứu dịch tễ học về COVID-19 tại tỉnh Tứ Xuyên, Trung Quốc
2. Cấu trúc bộ gen và nhận dạng biến thể của SARS-CoV-2
Với kỹ thuật khuếch đại PCR đa kênh sau đó là giải trình tự nanopore, tổng số 310 bộ gen gần hoàn chỉnh hoặc một phần từ 248 bệnh nhân đã được tạo ra với khoảng.80% bộ gen được bao phủ bởi 10 lần đọc (Độ sâu trung bình: 0,39 M lượt đọc trên mỗi mẫu).
Hình 2. Tần suất của từng biến thể trong đoàn hệ Tứ Xuyên
Tổng cộng có 104 SNP và 18 Indel được xác định từ bộ gen của SARS-CoV-2, trong đó 31 SNP và 4 Indel được xác định là biến thể di truyền tái phát.Bằng cách so sánh chúng với 169 mẫu từ Vũ Hán và với 81.391 trình tự bộ gen công khai chất lượng cao trong GISAID, 29 trong số 35 biến thể được tìm thấy ở các lục địa khác.Đáng chú ý, bốn biến thể bao gồm ∆500-532, ACC18108AT, ∆729-737 và T13243C, chỉ được tìm thấy ở Tứ Xuyên và Vũ Hán và không có trong dữ liệu GISAID, cho thấy rằng các biến thể này rất có thể được nhập khẩu từ Vũ Hán, đáp ứng yêu cầu của hồ sơ du lịch của bệnh nhân.
Phân tích tiến hóa với phương pháp khả năng tối đa (ML) và phương pháp tiếp cận đồng hồ phân tử Bayes đã được xử lý trên 88 loại virus mới từ Tứ Xuyên và 250 bộ gen được tuyển chọn từ các khu vực khác.Các bộ gen có ∆500-532 (Các đoạn bị xóa trong vùng mã hóa Nsp1) được tìm thấy phân bố thưa thớt trong cây phát sinh gen.Phân tích haplotype trên các biến thể Nsp1 đã xác định được 5 trong số chúng đến từ nhiều thành phố.Những kết quả này cho thấy ∆500-532 xảy ra ở nhiều thành phố và có thể được nhập khẩu nhiều lần từ Vũ Hán.
Hình 2. Các biến thể di truyền tái phát và phân tích phát sinh gen trong bộ gen của SARS-CoV-2
3. Mối liên hệ giữa các biến thể di truyền tái phát với ý nghĩa lâm sàng
117 kiểu hình lâm sàng có liên quan đến mức độ nghiêm trọng của COVID-19, trong đó 19 kiểu hình liên quan đến mức độ nghiêm trọng được phân loại thành các đặc điểm nghiêm trọng và không nghiêm trọng.Mối quan hệ giữa những đặc điểm này và 35 biến thể di truyền tái phát đã được hiển thị dưới dạng bản đồ nhiệt hai cụm.Một phân tích làm giàu được xếp hạng giống như GSEA cho thấy rằng ∆500-532 có tương quan nghịch với ESR, số lượng tế bào T IFN-β và CD3+CD8+ huyết thanh trong máu.Hơn nữa, xét nghiệm qPCR cho thấy những bệnh nhân bị nhiễm vi rút chứa ∆500-532 có giá trị Ct cao nhất, tức là tải lượng vi rút thấp nhất.
Hình 3. Mối liên quan của 35 biến thể di truyền tái phát với kiểu hình lâm sàng
4. Xác nhận các kiểu hình lâm sàng liên quan đến đột biến virus
Để hiểu được ảnh hưởng của ∆500-532 đối với các chức năng Nsp1, các tế bào HEK239T đã được thay thế bằng các plasmid biểu hiện các dạng có độ dài đầy đủ, WT Nsp1 và các dạng đột biến có tính năng xóa.Cấu hình phiên mã của từng tế bào HEK239T đã xử lý đã được xử lý để phân tích PCA, cho thấy các đột biến xóa tập hợp tương đối gần hơn và khác biệt đáng kể so với WT Nsp1.Các gen được điều hòa tăng đáng kể ở các đột biến chủ yếu được làm giàu trong “quá trình sinh tổng hợp/chuyển hóa peptide”, “sinh học phức hợp ribonucleoprotein”, “nhắm mục tiêu protein vào màng/ER”, v.v. Hơn nữa, hai lần xóa cho thấy một mô hình biểu hiện khác biệt từ WT.
Hình 4. Phân tích hệ phiên mã trên các tế bào HEK239T được thay thế bởi WT Nsp1 và các tế bào bị xóa
Ảnh hưởng của việc xóa phản ứng IFN-1 cũng đã được thử nghiệm trong nghiên cứu được thể hiện quá mức.Tất cả các thao tác xóa đã được thử nghiệm đều cho thấy làm giảm phản ứng IFN-1 trong các tế bào HEK239T và A549 được chuyển nhiễm ở cả cấp độ phiên mã và mức độ protein.Điều thú vị là, các gen bị điều hòa giảm đáng kể trong quá trình xóa đã được làm phong phú thêm trong “phản ứng phòng vệ trước virus”, “sao chép bộ gen của virus”, “điều hòa phiên mã bởi RNA polymerase II” và “phản ứng với interferon loại I”.
Hình 5. Điều chỉnh giảm các đường truyền tín hiệu interferon ở đột biến ∆500-532
Trong nghiên cứu này, tác động của việc xóa bỏ này đối với vi rút đã được xác nhận thêm bằng các nghiên cứu về nhiễm vi rút.Những virus có một số đột biến nhất định đã được phân lập từ các mẫu lâm sàng và lây nhiễm sang tế bào Calu-3.Kết quả chi tiết về nghiên cứu nhiễm virus có thể được đọc trong bài báo.
doi:10.1016/j.chom.2021.01.015
Thẩm quyền giải quyết
Lin J, Tang C, Wei H, và cộng sự.Giám sát bộ gen của SARS-CoV-2 phát hiện ra một biến thể xóa Nsp1 điều chỉnh phản ứng interferon loại I[J].Vật chủ tế bào và vi khuẩn, 2021.
Tin tức và điểm nổi bật nhằm mục đích chia sẻ những trường hợp thành công mới nhất với Biomarker Technologies, nắm bắt những thành tựu khoa học mới cũng như các kỹ thuật nổi bật được áp dụng trong quá trình nghiên cứu.
Thời gian đăng: Jan-06-2022