基因组测序:研究人员如何识别omicron和其他COVID-19变体
科学家如何检测导致COVID-19的病毒的新变种?答案是一个叫做DNA测序．
研究人员对DNA进行测序，以确定四种化学成分的顺序核苷酸腺嘌呤、胸腺嘧啶、胞嘧啶和鸟嘌呤。的数百万到数十亿这些积木组合在一起就组成了一个基因组包含所有遗传信息生物体需要生存。
当生物体复制它会复制自己的整个基因组，并将其传递给后代。有时复制过程中的错误会导致突变，其中一个或多个构建块被交换、删除或插入。这可能会改变基因这是一种蛋白质的指令表，它使有机体能够正常工作，并最终影响有机体的物理特性。例如，在人类中，眼睛和头发的颜色都是基因变异的结果而基因变异可能源于基因突变。就导致COVID-19的病毒而言，SARS-CoV-2在美国，突变可以改变其传播能力，引起感染，甚至躲避免疫系统。
我们都是生物化学家而且微生物学家他们教授和研究细菌基因组。我们都在研究中使用DNA测序来了解突变是如何影响抗生素耐药性的。我们在工作中用于DNA测序的工具与科学家目前用于研究SARS-CoV-2病毒的工具相同。
基因组是如何测序的?
科学家在20世纪70年代和80年代使用的最早的方法之一是桑格测序该方法包括将DNA切割成短片段，并添加放射性或荧光标记来识别每个核苷酸。然后将碎片放入一个电筛中，根据大小进行分类。与更新的方法相比，Sanger测序速度较慢，只能处理相对较短的DNA片段。尽管有这些限制，但它提供了高度准确的数据，一些研究人员仍然在积极地使用这种方法SARS-CoV-2样本序列．
自1990年代末，新一代测序彻底改变了研究人员收集和理解基因组数据的方式。这些被称为NGS的技术能够同时处理更大数量的DNA，显著减少了基因组测序所需的时间。
NGS平台主要有两种类型:第二代和第三代测序器。
第二代技术能够直接读取DNA。在DNA被切割成片段后，被称为适配器的一小段遗传物质被添加进来，使每个核苷酸具有不同的颜色。例如，腺嘌呤为蓝色，胞嘧啶为红色。最后，这些DNA片段被输入计算机，重新组装成整个基因组序列。
第三代技术就像纳米孔的奴才通过使整个DNA分子通过测序器中的电孔直接对DNA进行测序。因为每一对核苷酸都以一种特定的方式干扰电流，测序器可以读取这些变化并直接上传到计算机。这使得临床医生可以在护理点的临床和治疗设施对样本进行测序。然而，与其他NGS平台相比，纳米孔测序的DNA体积更小。
虽然每一类测序器处理DNA的方式不同，但它们都能在短时间内(从几个小时到几天)报告数百万或数十亿个组成基因组的组成单元。例如，Illumina公司NovaSeq可以在三天内对大约1500亿个核苷酸进行测序，相当于48个人类基因组。
利用测序数据抗击冠状病毒
那么，为什么基因组测序是抗击SARS-CoV-2传播的重要工具呢?
对SARS-CoV-2的快速公共卫生应对需要对病毒如何随时间变化的深入了解。科学家们已经使用基因组测序来跟踪SARS-CoV-2自大流行开始以来几乎是实时的。数百万个SARS-CoV-2个体基因组已经测序，并保存在各种公共知识库中，如共享禽流感数据全球倡议和国家生物技术信息中心．
随着每一个新变体的出现，基因组监测指导了公共卫生决策。例如，测序基因组ο变体使研究人员能够检测到使病毒与人体细胞结合的刺突蛋白的30多个突变。这就是欧米克隆a关切的变体因为已知这些突变有助于病毒的传播能力。研究人员仍然在学习关于这些突变可能如何影响omicron引起的感染的严重程度，以及它如何躲过目前的疫苗。
测序还帮助研究人员识别传播到新区域的变异。加州大学旧金山分校的研究人员在收到2021年11月22日从一名从南非返回的旅行者身上收集的SARS-CoV-2样本后，能够五小时后发现欧米克隆的存在几乎吃了整个基因组8号测序。从那以后，美国疾病控制和预防中心一直在监视着欧米克隆的传播并就如何防止广泛的社区传播向政府提供建议。
的全球omicron的快速检测强调强大的基因组监测的力量和全球共享基因组数据的价值。了解这种病毒及其变体的基因组成，可以让研究人员和公共卫生官员深入了解如何最好地更新公共卫生指南，并最大限度地为疫苗和药物开发分配资源。基因组测序提供了关于如何遏制新变异传播的基本信息，在大流行的过程中已经并将继续拯救无数生命。
