一种针对猴痘病毒的新型等温全基因组测序方法 - 《Scientific Reports》

文摘   科学   2024-12-12 16:00   广东  


📖重点  

瑞士伯尔尼大学的团队于2024年9月19日在《Scientific Reports》杂志上发表了题为“A novel isothermal whole genome sequencing approach for Monkeypox Virus”的文章,介绍了一种基于Phi29 DNA聚合酶的多重置换扩增(MDA)特性的新型等温全基因组测序方法,该方法仅使用6个引物,能够从猴痘病毒(MPXV)中获取高达88%至100%的基因组覆盖率。该研究证明了该新方法适用于监测猴痘病毒爆发期间的病毒进化以及常规实验室环境中的猴痘病毒监测。

关键词:猴痘病毒,病毒全基因组测序,传染病防治

 🔬研究背景  

猴痘病毒(MPXV)是一种大型、包膜的双链DNA病毒,可引起类似天花的疾病。自2022年5月以来,猴痘病毒在非流行地区出现了人传人的疫情。全基因组测序(WGS)是监测病毒进化、追踪病毒传播、设计疫苗和识别突变的重要工具。然而,现有的猴痘病毒WGS方法多基于拼图PCR扩增,容易受突变影响。

 🧪采样方法  

样品采集: 从瑞士伯尔尼大学感染性疾病研究所的临床诊断实验室收集了21个独立的猴痘病毒样本,送往伯尔尼大学传染病研究所进行MPXV诊断。

样品前处理:使用自动化HMW DNA提取系统从临床样本中提取高分子量(HMW)DNA。使用碱性裂解缓冲液对提取的DNA或临床样本进行处理,以变性DNA。使用Phi29 DNA聚合酶进行等温扩增。

样品分组策略:按照不同的扩增工作流程分为2组,一种是使用提取的DNA作为输入,另一种是直接使用临床样本作为输入。

 🖥️分析方法  

使用swga2.0工具设计引物,优先靶向猴痘病毒基因组,避免靶向人类染色体和线粒体DNA。使用NanoPore测序平台进行测序。使用wf-mpx pipeline进行下游序列分析。使用Nextclade Web进行系统发育分析的序列比对,使用IQ-TREE2软件生成最大似然系统发育树。

 🧬研究结果  

1. 等温扩增优化:研究发现,在42°C下孵育2小时可以获得最佳的基因组产量,而45°C下没有增加产量。

2. 引物设计优化:通过设计八聚体引物,实现了对猴痘病毒基因组的有效扩增,避免了靶向人类线粒体DNA。引物靶向猴痘病毒基因组的末端,进一步提高了基因组覆盖率。
3. 临床样本直接适用:使用临床样本作为输入,获得了与提取的DNA相当的基因组覆盖率,证明了该方法的实用性。
4. 系统发育分析:通过构建最大似然树,研究显示样本分布在不同的谱系中,19个猴痘病毒分离株被分为B.1、B.1.1、B.1.4、B.1.5和B.1.8谱系,表明该方法可用于不同MPXV谱系的基因组监测。


📝总结讨论

该研究开发了一种基于Phi29 DNA聚合酶等温扩增的猴痘病毒全基因组测序新方法,该方法简单、快速、成本低,减少对遗传变异的依赖,并且可以应用于临床样本,为猴痘病毒的监测和进化研究提供了新的工具。同时,该方法也有潜力应用于其他样本矩阵或品种的病毒基因组监测。

💡文中值得参考的思路

1. 使用Phi29 DNA聚合酶进行等温扩增,避免了传统PCR方法的复杂性和易受突变影响的问题。

2. 通过引物设计,避免了靶向人类染色体和线粒体DNA。

3. 此方法不仅提高了基因组覆盖率,还简化了操作流程,降低了成本,并且能够直接应用于临床样本。

4. 此方法不仅为猴痘病毒的快速基因组监测提供了一种有效的工具,也为其他病毒的基因组测序提供了新的思路。


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原文链接
https://doi.org/10.1038/s41598-024-73613-3

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