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真实世界新冠变异毒株追踪检测

浏览量：2508 / 发布时间：2023-01-13
2020 年 1 月 2 日，中国武汉出现两名患有不寻常严重肺炎的患者，研究人员采用宏基因组测序(mNGS)技术，在最终过滤掉总测序数据量中 98.5% 和 99.38% 的非新冠病毒基因序列后 (新冠病原序列占总 RNA 的 1.5% 和 0.62%)，5 天内就破译了新型冠状病毒的基因组(图1. )[1]。测定病毒的全基因组序列，对病毒进行分型，探索病毒进化谱，密切监控新冠病毒的变异，对精准防疫意义重大[2]。虽然 mNGS 检测技术在未知病原检测中具有明显优势，但由于测序无法对目标区域进行富集，导致测序数据量中大部分为非目标基因组测序会大量的占有有效序列，所以在检测低病毒载量样本时成本极高。
图片1

图1. SARS-CoV-2 基因组结构示意图


病原体靶向高通量测序 (tNGS) 则能完美弥补 mNGS 的这一短板。传统的液相杂交捕获技术是 tNGS 中更为高效的一种病原体捕获方法学，缺点则是杂交时间过长，流程略复杂。
对此，我们在 2022 年开发了一款全新的液相杂交捕获技术 μCaler Hybrid Capture System 。该技术在设计原理机制的创新 (图2. A)，使捕获探针之间引入的共轭效应使得灵敏度比传统方式更高，同时整个杂交捕获时间也缩短至 2.5 个小时 (图2. B)。


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图2A
图2B

图2. A. μCaler 探针设计原理；B. 杂交捕获全流程仅 2.5 小时。



我们近期推出的 μCaler® SARS-CoV-2 Panel ，旨在提供一套简单快速且覆盖均一性优异的 SARS-CoV-2 全基因测序方案。这款 Panel 依据新冠参考基因组原始株设计，能够覆盖新冠病毒 29.9 Kb 全基因组区域，在此基础上格外加强了新冠疫苗 S 突刺蛋白、RNA 聚合酶核蛋白等高频突变区域的捕获能力，这些区域的基因变异特征对疫苗开发格外重要。






μCaler ——新冠变异病毒全基因组解决方案介绍


为了更好的验证 μCaler——新冠整体解决方案的可行性，我们与相关单位合作，测试真实样本的具体表现。


测试一：SARS-Cov-2 细胞传代毒 (Omicron BA.1.1) 检测



样本类型：SARS-Cov-2 细胞传代毒株 (Omicron BA.1.1) 提取的 RNA 样本。

以参考基因为模板，采用纳昂达自主知识产权 μCaler Hybrid Capture system 设计的 μCaler® SARS-CoV-2 Panel 检测细胞传代毒株全基因组序列，从 (图3. A) 可以看出 3 个细胞传代样本的中靶率均可以达到 95% ，0.2x Mean 大于 99% 。由于真实世界冠状病毒采用不连续复制机制，生成一套与病毒基因组序列 5’ 端 Leader 序列以及 3’ 端序列一致的 sgmRNAs 。因此，从 (图3. B) 全基因组覆盖图中可以发现 3’ 端基因组覆盖度更深，这也证明了我们 Panel 检测结果非常接近病毒生物学特征。


图3

图3. μCaler® SARS-CoV-2 Panel 对细胞传代新冠变异毒株 (Omicron BA.1.1) 的捕获表现及病毒全基因组的覆盖度。RNA 样本利用 NadPrep® Total RNA-To-DNA Module 搭配 NadPrep® DNA 通用型文库构建试剂盒 (for Illumina®) 建库, 并以 μCaler® SARS-CoV-2 Panel 搭配 μCaler® Hybrid Capture Reagents 和 μCaler® NanoBlockers (for Illumina®) 组成完整的杂交捕获方案，测序模式：MiniSeq SE 100，测序数据以 IRMA 分析。A. μCaler® SARS-CoV-2 Panel 对细胞系新冠变异毒株的基础捕获表现；B. 新冠病毒全基因组覆盖度。


测试二：真实世界临床样本 SARS-Cov-2 全基因组捕获测序



细胞系传代毒株病毒丰度较高，且病毒基因组完整性更高，真实世界病原体变异情况复杂，不同临床样本病毒载量差异较大。我们选取了 4 个口咽拭子采集的新冠病毒样本，以病毒序列 ORF 基因以及 N 基因进行病毒含量评估，结果发现四个样本的 ct 值分别为 24，18，16 以及 19。从中靶率的数据不难看出，即使是真实样本，中靶率均也能稳定在 80% 以上 (图4. )，这也说明了针对不同病毒载量的真实样本，μCaler 杂交捕获系统均可以表现出稳定的捕获性能。
最后我们使用 IRMA 软件拼接出病毒全基因组，Nextclade 进行在线分析，最终完成了 4 个样本新冠毒株的分型。我们发现所检测样本中前三个样本携带的变异毒株为 BF7，最后一个样本携带的毒株为 BA.5.2 (*数据未展示)。
因此，从以上结果中我们可以发现， μCaler——新冠变异病毒全基因组解决方案完全具备新冠变异病毒的检出能力。
图4 (2)

图4. μCaler® SARS-CoV-2 Panel 对口咽拭子样本的捕获表现及病毒全基因组的覆盖度。RNA 样本利用NadPrep® Total RNA-To-DNA Module 搭配 NadPrep® DNA 通用型文库构建试剂盒 (for Illumina®) 建库, 并以 μCaler® SARS-CoV-2 Panel 搭配 μCaler® Hybrid Capture Reagents 和 μCaler® NanoBlockers (for Illumina®) 组成完整的杂交捕获方案，测序模式：MiniSeq PE 150，测序数据以 IRMA 分析。A. μCaler® SARS-CoV-2 Panel 对口咽拭子样本的基础捕获表现；B. 新冠病毒全基因组覆盖度。







解决方案

分类

产品名称

货号

反转录模块

NadPrep® Total RNA-To-DNA Module, 24 rxn

1002401 

NadPrep® Total RNA-To-DNA Module, 96 rxn

1002402

建库模块

NadPrep® DNA Library Preparation Kit (for Illumina®) G24

1002101

NadPrep® DNA Library Preparation Kit (for Illumina®) E96

1002103

接头模块

NadPrep® Universal Stubby Adapter (UDI) Module Set A1, 24 rxn

1003240

NadPrep® Universal Stubby Adapter (UDI) Module Set B1, 96 rxn

1003241

NadPrep® Universal Stubby Adapter (UDI) Module Set B2, 96 rxn

1003242

NadPrep® Universal Stubby Adapter (UDI) Module Set E1, 96 rxn

1003251

NadPrep® Universal Stubby Adapter (UDI) Module Set E2, 96 rxn

1003252

NadPrep® Universal Stubby Adapter (UDI) Module Set E3, 96 rxn

1003253

NadPrep® Universal Stubby Adapter (UDI) Module Set E4, 96 rxn

1003254

NadPrep® Universal Stubby Adapter (UDI) Module Set F1, 1152 rxn

1003261

NadPrep® Universal Stubby Adapter (UDI) Module Set F2, 1152 rxn

1003262

NadPrep® Universal Stubby Adapter (UDI) Module Set F3, 1152 rxn

1003263

NadPrep® Universal Stubby Adapter (UDI) Module Set F4, 1152 rxn

1003264

封阻序列

μCaler® NanoBlockers (for Illumina®), 16 rxn

1106102

μCaler® NanoBlockers (for Illumina®), 96 rxn

1106101

杂交试剂

μCaler® Hybrid Capture Reagents, 16 rxn

1105102

μCaler® Hybrid Capture Reagents, 96 rxn

1105101

Panel

μCaler® SARS-CoV-2 Panel, 16 rxn

1101302

μCaler® SARS-CoV-2 Panel, 96 rxn

1101301

*文中所有数据，均由客户友情提供。

关于纳昂达科技

http://www.njnad.com/


纳昂达科技秉承“ Nano Trans More ”的核心理念和“靶向精准，用心服务诊断”的奋斗宗旨，致力于为科研院校、医疗机构、临检单位、产业公司、测序服务商等提供专业化和高质量的靶向测序产品与闭环解决方案。

纳昂达科技已通过高新技术企业、江苏省科技型中小企业和南京市精准高通量测序工程技术研究中心认定，并拥有 > 2,000 平米的高通量测序研发中心和 > 4,000 平米的GMP级别 (YY/T 0287-2017 idt ISO 13485:2016) 体外诊断试剂生产基地，建立了从市场调研、产品设计、生产制造到售后服务完整的质量管理体系。

纳昂达专注于精准靶向试剂和配套自动化仪器的开发、生产、销售和服务，目前拥有 MGI 和 Illumina 双测序平台多款 NadPrepⓇ 文库构建试剂盒和全套液相杂交相关产品。明星产品包括 NGS 全流程自动化工作站、肿瘤全外显子 Panel、泛实体瘤和血液肿瘤 Panel 以及呼吸道病毒 Panel 等，并提供全面完善的双平台捕获探针定制化服务。纳昂达科技的靶向捕获产品拥有与国际同行业媲美的高质量水准，获得了客户一致的信赖。

纳昂达的销售网络覆盖全国并已外延至海外地区。纳昂达将与客户共成长，对客户的需求全力以赴，为全球用户提供靶向测序解决方案和 IVD 试剂原料。

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电话：400 871 7699

邮箱：sales@njnad.com

网址：www.njnad.com

参考文献

[1] Chen L, Liu W, Zhang Q, et al. RNA based mNGS approach identifies a novel human coronavirus from two individual pneumonia cases in 2019 Wuhan outbreak[J]. Emerging microbes & infections, 2020, 9(1): 313-319.

[2] Qasem A, Shaw A M, Elkamel E, et al. Coronavirus disease 2019 (COVID-19) diagnostic tools: a focus on detection technologies and limitations[J]. Current issues in molecular biology, 2021, 43(2): 728-748.

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