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让病原识别再快一点!实测数据:华大智造DNBSEQ-G99 BBS测序数据准确性更高、稳定性更强

“我们使用真实样本对G99进行了试运行和初步的评估,在BBS测序模式下跑了3个Run,每个Run的第一批测序数据分析结果都能在3小时内就可以拿到,即可据此对病原进行初步的识别;在接下来的第6个小时和第10个小时之后,我们陆续又拿到了第二批SE100、第三批PE100的数据分析结果。通过对三组数据进行分析比对,测序结果提示的疑似病原菌和临床培养样本是一致的。这一结果初步证明了G99的边测序边分析BBS模式,能够显著加快序列测定的速度、提高样本中病原序列识别的效率,使得我们对目标病原体的快速查找、精准溯源、提示分离培养和后续分析等工作能够更快开展。”

—— 卢昕 研究员

中国疾病预防控制中心传染病预防控制所

随着基因测序技术的发展,基因测序平台在传染病预防控制工作中发挥着越来越重要的作用。一方面,在日常监测中,根据国家致病菌识别网“一菌一基因组”计划的指导,需要对值得关注的细菌性传染病的病原菌进行序列测定;另外一方面,在暴发调查中,则需要拥有快速识别暴发、识别病原、识别源头的能力。

快速而精准,是对传染病病例诊断、突发疫情判断和应急处置的基本需求。如何将这种精准识别的能力进一步提升?基于华大智造DNBSEQ测序平台,在中国疾病预防控制中心传染病预防控制所(简称“中疾控传染病所”)和华大智造联合开展的横向课题中,对此进行了技术攻关,联合推出了一项改进性的技术:多时点测序数据输出及序列分析(简称“BBS测序技术”)。10月24日,

BBS测序:“准”的前提下,提速序列测定结果输出中国疾病预防控制中心传染病预防控制所研究员卢昕研究员对BBS测序在最新的测序平台DNBSEQ-G99(简称“G99”)的近期测试和验证情况进行了介绍。

目前常规的二代测序技术准确性非常高,但不能实时输出数据,需要在所有测序流程完成后,才会启动数据分析得到测序结果,这种方法影响了对样本中的病原体进行快速识别、准确诊断和及时反应的“时效性”。为此,中疾控传染病所和华大智造率先基于基因测序仪MGISEQ-200推出了BBS测序模式,成功实现二代测序过程中可在多个时点分别输出测序数据进行快速分析,其中:
第一个时点:下机SE40数据,可对样本中的微生物进行病原特征序列的初步分析,快速识别;

第二个时点:下机SE100数据,可进一步完成样本在种水平和更精细的病原特征序列的准确识别;

第三个时点:下机PE100数据,即最终的完整数据,可对样本进行序列组装分析,提供耐药、毒力、血清型特征分型等更全面的信息。

经过第一阶段的测试和验证,以及在多地疾控中心实验室的测试运行,结果表明:BBS测序能够在比常规测序明显缩短的时间内快速测定序列、识别病原,同时支持后续的拼接、组装和溯源分析等进一步的研究性工作。

G99 BBS测序:在更快的机型上,快上加快,以快制快

基于华大智造最新发布的基因测序仪DNBSEQ-G99,中疾控传染病所和华大智造对其运行BBS模式进行了研发测试,结果表明:DNBSEQ-G99的BBS测序模式(简称“G99 BBS测序”)可进一步缩短序列测定的交付时间,最快可在测序开始后的3小时内获得第一批下机数据的分析结果,让病原识别在极致快速的基础上更快一步,获得首批数据的速度可以与荧光PCR检测和三代测序相媲美,而且可以获得准确率更高的序列数据,同时有更多时点的数据输出,有助于完成更深入的序列分析诉求。
作为中小通量机型中速度最快的基因测序仪之一,DNBSEQ-G99本身就对测序时效性的响应非常快。再加上BBS测序技术的助力,基于G99的 BBS测序模式可以更高质量地实现边测序边分析的多时点数据输出:整个过程分为3个时点,分别在开始运行后的2.5小时、5小时和9小时之内完成了SE40测序分析、SE100测序分析和PE100测序分析,并在每个时点的测序完成后及时输出了相应的下机数据和分析报告。从数据质控结果来看:每组数据的Q30>90%,并无较大波动,说明G99 BBS测序准确性高、测序性能稳定;Raw Reads的GC含量数值曲线波动平缓,说明G99 BBS测序均一性好。

与样本中病原菌的分离培养结果比较,SE40、SE100、PE100的多时点数据输出及序列分析获得了基本一致的病原菌识别结果,各时点的识别结果基本一致,稳定性好。说明G99 BBS测序能够快速且高效地完成病原菌识别任务,可以快速准确诊断、并为进一步分离培养工作提供指导或参考依据。

进一步展望:助力暴发调查和个体临床检测

在中疾控传染病所与北京地坛医院联合开展的新冠肺炎合并感染的检测工作中,需要对新冠重症病人的混合细菌感染进行实验室诊断、用于临床救治,对临床精准治疗提供了有力的依据。联合工作组对病人样品分别采用了分离培养、PCR检测、二代宏基因测序、三代测序等多种方式:通过经典的细菌分离培养确定病原菌需要48小时,常规二代宏基因组测序需要20小时,PCR检测和三代测序则均需要4小时。
现在,通过G99 BBS测序在3小时内即可输出SE40测序数据、完成病原体的快速识别,获得与普通二代宏基因组测序及三代测序分析相同的病原鉴定结果,实现了二代测序技术中的病原体最短时间的识别,序列准确度高于三代测序,突破了PCR只能进行设定靶基因检测的局限。随着测序反应的持续进行,通过PE100时点数据的输出,可以进一步获得更精细的病原菌特征和耐药基因识别。在时间就是生命的ICU病房、在辅助重症患者混合感染的快速识别、临床用药和紧急救治的过程中,G99 BBS测序将发挥更大价值,为传染病诊断治疗和应急防控抢出宝贵的决策时间,为临床精准治疗提供了强有力的工具支撑。
缩短发现、诊断、应急反应和决策时间,是传染病防控“降两率”、挽救生命、赢得疫战的有力保障。个案病情和群体疫情瞬息万变,G99 BBS测序以其优秀的性能表现和出色的测序时效性,以及创新性的功能开发,能够显著加快序列测定的速度、提高病原序列识别的效率,快上加快,在实际应用中将非常有利于病例救治和突发新发疫情应对。

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