一線探訪 | 四大關鍵步驟完成檢測！半島記者揭秘新冠病毒基因測序實驗室
發布時間：2022-04-01 17:00:33
文章來源：大眾報業·半島新聞
青島市曾公布青島病例病毒基因組序列，并公布了青島的疫情全基因測序結果與我國本土和入境人員病例基因庫比對情況。通報中這些專業結論是如何
青島市曾公布青島病例病毒基因組序列，并公布了青島的疫情全基因測序結果與我國本土和入境人員病例基因庫比對情況。通報中這些專業結論是如何得到的?新冠病毒的全基因組測序工作又是如何開展的？2022年3月30日，半島記者跟隨青島市疾病預防控制中心應急檢測組，了解新冠病毒全基因組測序的方方面面。
全基因測序確定病毒的基因型別
來到青島市疾病預防控制中心的微生物檢驗科，長長的走廊兩邊都是不同功能的實驗室。根據工作劃分，實驗室配備了核酸提取儀、核酸定量儀、熒光定量 PCR 儀、普通 PCR 儀、全自動分子診斷系統、全自動分杯處理系統和二代測序儀等先進儀器設備。據工作人員的介紹，市疾控中心承擔了全市新冠病毒疑似陽性樣本的復核和全基因組測序工作。
“一旦全市醫療衛生機構、第三方檢測機構等具有新冠病毒核酸檢測資質的單位篩查出陽性的樣本，就會將樣本送到市疾控中心新冠實驗室。對于復核陽性的首發病例、指示病例及入境人員病例的核酸樣本，我們會將在第一時間進行全基因組測序工作，來確定病毒的基因型別，并進行新冠病毒基因溯源。”市疾控中心微生物檢驗科主任、應急檢測組組長汪照國介紹。
四個步驟完成測序
找到病毒基因溯源
工作人員介紹，新冠病毒基因測序和溯源有一個相對標準化的流程，從樣本接收到確定新冠奧密克戎變異株亞型，需要大致四個步驟：核酸提取和檢測、RNA逆轉錄病毒全長捕獲、文庫構建與上機測序、生物信息學分析（序列分析）。
第一步：核酸提取和檢測
經過核酸檢測，確定為陽性的首發病例、指示病例、入境人員以及需要追蹤傳播鏈條的病例都將挑選其病毒載量，符合測序條件的樣本，進行全基因組測序工作。
第二步：病毒全長捕獲
“工作人員在進行樣本采集時，除了新冠病毒，我們呼吸道上的細胞、細菌甚至其他病毒都會隨著棉簽一起進到采樣管里。由于新冠病毒屬于RNA病毒且含量相較其他成分不占優勢，我們工作的第一步就是要在這個復雜的環境中找到新冠病毒。我們通常是利用根據分子生物學原理設計的試劑盒，先將潛在的RNA新冠病毒逆轉錄成DNA片段，并根據新冠病毒的特性單獨將其捕獲出來。”應急檢測組劉子然介紹。
第三步：文庫構建和上機測序
這一步的目的是將捕獲產物純化后，再通過片段化等一系列操作將片段處理成測序儀可識別的程度為后續上機測序做鋪墊，產物稱之為文庫。“這步驟的實驗操作非常有技術含量，也是非常關鍵的一步。專業人員的實驗操作會影響到整個基因測序結果。”山東省疾病預防控制中心傳染病防制所李巖介紹：“無論人還是環境的樣本，都需要實驗人員因地制宜地結合豐富的實驗經驗進行專業的操作，以達到最佳的質量進行上機。所以我們要求檢測人員必須具有豐富的經驗和過硬的技術，青島的這幾位實驗人員已經具備了這項能力，他們的建庫能力我非常放心。”
第四步：生物信息學分析
“實驗室現有儀器設備每臺最多能完成大約100個樣本的測序工作，這個過程通常需要19-24個小時。在這期間，測序儀會根據不同的信號將新冠病毒進行識別與拼接。隨后我們會對機器拼接的數據結果進行判讀，轉化成準確完整可靠的序列數據，這是生物信息分析環節中技術含量最高的部分。有時幾個突變位點的差異就能揭示不同病例之間的傳播關系，所以得到一條準確完整的序列對溯源工作至關重要。”應急檢測組周彤告訴記者。
拼接完成的病毒序列與已知數據庫的比對結果，可以為溯源工作提供參考依據。如果序列在同一進化樹分支上，則可以判斷這些病例是否來自同一傳播鏈或傳染源。
40個小時即可出結果
劉思彤解釋，完成數據比對后，還要及時撰寫全基因組測序分析報告。每個病例基因組序列全長多少，為奧密克戎變異株哪一進化分支，與哪個首發或指示病例共享最多突變位點，或又在此基礎上增加了哪個突變位點，推斷可能與哪次疫情為同一傳播鏈。若青島的數據庫查無此例，則需要與省疾控、國家疾控的數據庫進行比對。
“國家對新冠病毒測序工作要求的時長是72小時出結果，經過我們團隊的不斷努力，可以40個小時完成樣品的接收、處理與分析工作。對于一些特殊的樣本，最快可以在24小時內得到測序結果。全基因組測序工作在國家和省級專家的支持下，在青島市各級領導的關懷下，有了突飛猛進的發展。”汪照國介紹，青島市疾控還具有第三代全基因組測序能力。二代和三代測序技術相結合，能夠為突發公共衛生事件中的全基因組測序工作設置“雙保險”。
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