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中国力量推动全球战“疫”,华大智造给出新冠病毒基因测序“中国方案”

新型冠状病毒肺炎(COVID-19)肆虐全球。面对全球范围内逐渐严重的疫情,中国一直保持与世卫组织和国际社会的沟通协调。中国政府积极协调防疫物资援助,中国医疗队第一时间赶往有需要的国家和地区,中国专家分享科研成果、医疗方案和临床经验,中国企业提供先进技术解决方案,共同肩负全球战“疫”的重任。其中,支持中国科学家第一时间向全球分享新冠病毒全基因组序列、引物和探针的病毒基因测序技术,我国基因测序上游供应商深圳华大智造科技有限公司(以下简称“华大智造”)给出了“中国方案”,面向全球分享中国抗“疫”经验

图1 新冠病毒基因测序整体解决方案

全球战“疫”

病毒基因测序中国方案支援海外

抗击疫情,高通量测序技术解决方案冲在最前线。当年SARS病毒的序列破译和解读花了4个月的时间,而如今新冠病毒序列的破译仅用时一周。这不仅是因为全球技术的进步,更是因为中国自主平台的崛起。从最早一批新冠病毒基因组数据的提交(武汉金银潭医院,华大智造MGISEQ-2000)[1],到最早一批利用高通量测序技术探讨病毒起源的科研项目(中国疾病预防控制中心病毒病预防控制所,华大智造DNBSEQ-T7)[2],再到地方疾控病毒监测(山东省CDC,华大智造MGISEQ-2000)[3]、地方医院的病例诊治(北京地坛医院,华大智造MGISEQ-2000)[1],可以看到,华大智造新冠病毒高通量测序解决方案在中国的疫情防控工作中发挥了重要作用。

图2 测序技术助力新冠病毒科研攻关

据悉,应国际公共卫生机构战“疫”之需,华大智造测序平台已陆续在全球发力。韩国CDC联合韩国基础科学研究所、国立首尔大学利用该公司MGISEQ-200平台获得新冠病毒转录组和表观转录组高清图谱[4];泰国CDC利用该公司MGISEQ-200平台及病原鉴定系统,成功检测出低病毒载量样本。瑞典卡罗琳卡医学院紧急配备该公司DNBSEQ-T7测序系统及自动化样本制备系统等,打造万人级新冠多组学检测实验室,并将通过多组学分析和研究对病毒变异进行监测[5]。

图3 测序技术中国方案助力多国CDC

“中国方案”为什么能在全球铺开?

据悉,面对全球战“疫”的紧急需求,华大智造已启动紧急物流和供应链向全球多个国家和地区紧急交付技术方案和产品。全球用户的选择和支持,体现了全球公共卫生领域的科学家对华大智造“中国方案”的品质信赖与速度信赖。

总结而言,华大智造“中国方案”能在全球铺开,主要有以下几个因素。

迅速响应国内抗“疫”所需

2020年1月21日,第二批华大智造超高通量测序仪DNBSEQ-T7连夜启程,火速支援武汉新冠疫情防控工作。据了解,在疫情爆发之初,新型冠状病毒全基因组序列尚未明确之时,第一批高通量测序仪就已在第一时间帮助各地的疾控人员和科研人员迅速完成了新型冠状病毒测序及序列组装,获得了新型冠状病毒全基因组序列,这为后续荧光PCR试剂盒的快速开发提供基础。

据了解,DNBSEQ-T7是目前全球唯一获批NMPA、CE-IVD批准的超高通量测序仪[6][7]。与此同时,该公司MGISEQ-2000、MGISEQ-200等多款基因测序仪也都有获得NMPA和CE-IVD认证。在抗“疫”前线,高通量测序仪不仅能够助力未知病原的快速鉴定,而且还能够对RT-PCR核酸检测呈阴性但病例症状高度疑似的临床患者提供复检、继发及混合感染诊断等帮助,以及为科研人员提供持续的病毒序列变异监测等。

图4 华大智造DNBSEQ-T7的NMPA注册证和CE-IVD证

面对国内疫情来自临床样本的测序需求和挑战,该公司在科研方向和临床方向都做出了迅速的调整和部署。

科研方向:新冠病毒高通量测序的三种方法对比

考虑到临床样本的特点,可能样本质量不够高但重新采样又需要付出很大代价;或者无感染症状的患者,携带病毒仍会造成传染,如何在筛查阶段既能满足大规模筛查的需要又能精准无误无遗漏地筛查出来呢?基于自主研发平台,该公司快速研发了多重PCR扩增子测序方法,最低仅需1M Reads就可获得全基因组信息,并与高通量宏基因测序方法、探针捕获测序方法进行了对比分析,给出了具体方法选用的建议[8]。目前,深圳华大生命科学研究院、广州医科大学附属第一医院、中科院武汉病毒所等单位均已对该方法进行了测试和验证,并给出了非常高的正面评价。

图5 广州医科大学附属第一医院、深圳华大生命科学研究院、华大智造合作科研项目阶段性成果:新冠病毒高通量测序的三种方法对比

此外,在疫情爆发的早期,相关科研人员还反馈了一个问题:RNA病毒测序文库制备耗时长,操作复杂。在充分了解一线需求之后,该公司研发人员第一时间对相关试剂盒进行了优化和升级,迅速推出了MGIEasy RNA文库快速制备试剂盒缩短建库时间,提速30%,为前线人员“抢”时间。

图6 华大智造MGIEasy系列试剂盒

临床方向:华大智造测序仪具备临床诊疗的实战经验

2月底,北京地坛医院重症医学科、检验科及中国疾控中心传染病所联合工作组利用该公司MGISEQ-2000平台对某重症病例采集的脑脊液样本进行了高通量宏基因组测序[1],排除了其他病原体,获得了新冠病毒基因组序列,证实了脑脊液中存在新冠病毒,临床诊断为病毒性脑炎。此病例报道在全球尚属首例,提醒临床一线工作人员需要警惕新冠病毒感染可累及中枢神经系统,需要及时进行脑脊液等相关检查,并完善脑脊液SARS-CoV-2核酸及基因测序等工作,为更全面了解COVID-19做出探索,并积极处理相关神经系统并发症,从而进一步降低危重病人的病死率。

图7 患者影像学观察(图片来源:北京地坛医院官微)

目前,来自国内外的多项独立研究[9]和该公司全球合作伙伴的合作项目均已证实,其DNBSEQ测序平台在测序质量、覆盖均匀性、GC覆盖度和变异准确性方面均表现优秀,且兼具成本优势和本地化优势。基于该公司DNBSEQ测序平台的第三方合作伙伴[10]及国内外用户也在陆续投入到全球战“疫”一线。该公司国内合作伙伴吉因加在疫情期间宣布将基于DNBSEQ-T7等平台为防控新型冠状病毒肺炎的科研工作提供免费测序服务,以便为人群监测、病毒溯源、变异进化等研究提供助力。其全球合作伙伴Paragon Genomics推出基于DNBSEQ测序平台的单管超高多重PCR扩增宏基因组方法。同一时间,罗氏诊断推出的KAPA建库产品也同样适用于华大智造DNBSEQ测序平台。

图8 华大智造全球合作伙伴Paragon Genomics推出基于DNBSEQ测序平台的单管超高多重PCR扩增宏基因组方法

中国方案,世界方案

“相知无远近,万里尚为邻”。全球疫情考验中国企业的“全球担当”。在这场史无前例的病毒战中,没有国外经验可以借鉴,中国自主研发和创新能力发挥了重要作用,证实了中国科技的速度和力量。

随着疫情的全球蔓延态势,华大智造表示,将在继续强力支援国内战“疫”和相关的疾控体系建设、公共卫生领域建设的同时,积极开展全球战“疫”合作。据了解,这一合作将基于华大智造全球用户及其全球合作伙伴的支持和帮助。目前,华大智造测序仪在全球的用户已逾500家,遍布39个国家及地区。

参考资料:

[1] 一文读懂测序技术在新冠病毒检测中的应用

http://document.biodiscover.com/news/research/736222.html

[2] Genomic characterisation and epidemiology of 2019 novel coronavirus implications for virus origins and receptor binding. Lancet. 2020 Jan 30.

[3] 山东第一医科大学史卫峰教授团队完成新冠病毒基因组测序

https://mp.weixin.qq.com/s/rreTCQbA15tDmowRtdv3fg

[4] 科研快讯 | MGISEQ-200助力新冠病毒转录组结构研究

https://mp.weixin.qq.com/s/jLRwTsLFclvUFGGu-w5aVw

[5] 升级版“火眼”实验室将落地瑞典!卡罗琳斯卡医学院联合华大智造共建“万人级新冠多组学检测实验室”

https://mp.weixin.qq.com/s/nS6Nsvb0EmI5QzMR9t2wGg

[6] DNBSEQ-T7获批CE-IVD

https://mp.weixin.qq.com/s/y2TFog1Qu7D3aIuTeePxrg

[7] DNBSEQ-T7获批NMPA

https://mp.weixin.qq.com/s/v5yhlpseLN4EKzd9NAhI2Q

[8] 新冠病毒检测和研究的三种测序方法对比

https://mp.weixin.qq.com/s/hDZ1R2HTysdypWhuFawvig

[9] 首份DNBSEQ-T7测序仪独立研究结果出炉!各项性能与Illumina测序平台相当且具成本优势

https://mp.weixin.qq.com/s/ekyQYjEp8iiHWEh4d35mGg

[10] 解读 | 国产测序平台积极布局应用生态——从工具到生态的跃迁之路

https://mp.weixin.qq.com/s/sMrMBRUFHkajccJ1SHQwYg

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本文由 测序中国 作者:白云 发表,转载请注明来源!

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