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如何对病毒进行实时测序可以预防传染病的爆发

2019-08-13 09:44:33国外科研

蓝舌病病毒(BTV)首次抵达英国已有10年了。由于英国的条件反映了病毒已经流传的荷兰的情况,它的到来已经得到了广泛的预期 - 一个何时,而不是如果。

BTV在牛羊中引起一种叫做蓝舌病的疾病(虽然它主要是受影响的绵羊)。蓝舌病的临床症状可以在严重程度上,从很少或没有疾病迹象到死亡。

该病毒最初于2006年秋季跳伞进入北欧,并在德国和荷兰等国家的广大地区播种。爆发本身是史无前例的; BTV通常是温暖的热带和亚热带的疾病,从未像2006年那样被视为欧洲的北方。

到达的菌株 - BTV8 - 变得特别严重,奶牛以及绵羊遭受高水平的感染和死亡。这也是最终证明,在欧洲北部存在的Culicoides midge物种能够像世界热带地区那样传播病毒。

BTV在欧洲冬季幸存下来,并于次年出现,成为有史以来最大的爆发疫情之一。所有这一切都是朝着正确的方向吹来的风,以便在整个海峡上传播受感染的mid,BTV能够进入英国。

排序口蹄疫

在整个BTV8爆发期间,分子检测 - 检测和表征病毒遗传物质(基因组)的测试 - 发挥了关键作用。使用传统方法在实验室中分离病毒可能需要数天,而分子检测可在数小时内提供结果。

BTV有至少28种不同形式,称为血清型,对免疫系统而言,它们都显得不同。了解哪种血清型对于选择使用哪种疫苗(或者如果不存在疫苗而开发)至关重要。在BTV8的情况下,分子检测也是第一个确定病毒血清型的检测方法。

BTV降落在英国,就像可怕的牲畜疾病 - 口蹄疫(FMD)爆发一样 - 正处于最后阶段。口蹄疫疫情于2007年8月2日在萨里的一个养牛场首次报道,并很快蔓延到邻近的农场。

与2001年英国英国口蹄疫爆发不同,2007年病毒诊断和表征的分子方法脱颖而出。采用一种称为实时RT-PCR 的逆转录聚合酶链反应(RT-PCR)广泛在2007年口蹄疫爆发。

实时RT-PCR能够扩增和检测口蹄疫病毒(FMDV)基因组,如果它在扩增阶段存在,在几小时内实现结果,而不是几天 - 这意味着爆发可以更精确和更快速地控制。

从历史上看,病毒基因组在爆发后进行了测序,以评估病毒如何传播并了解其来源。2007年的口蹄疫爆发代表了在爆发期间实时生成全基因组序列以告知决策的曙光。

通过表征完整的基因组,不仅可以确定病毒的菌株 - 在这种情况下是病毒的一种变体,称为“O型” - 而且还可以在病例出现时跟踪病毒的进展。

基因组由单个单元 - 核苷酸 - 连接在一起形成代码。以前的工作表明,当病毒从一个农场移动到另一个农场时,大约四个核苷酸(大约8,400个组成基因组)会发生变化。因此,当发现九个变化的差距时,这意味着尚未发现尚未识别的感染农场。

分子流行病学在这一点上并不新鲜。已经对许多病毒进行了研究,使我们能够深入了解病毒入侵的位置以及爆发动态背后的驱动力。例如,越南的一项研究表明,登革热病毒在南方流行,但通过人类活动定期向北移动。

同样,格拉斯哥大学的科学家能够发现丙型肝炎病毒如何以及何时进入苏格兰传播,以及识别传播的热点。然而,在爆发期间使用基因组测序是相对较新的。

抗击埃博拉病毒

七年后,在西非爆发埃博拉病毒期间,爆发期间病毒基因组的实时测序最终突显出来。直到2014年,与许多其他病毒一样,埃博拉病毒爆发的流行病学仍然基于传统方法追踪接触者并试图找出某人感染的地方 - 然后试图找出感染可能发生的地方。

这种“橡胶靴”方法仍然非常宝贵,对于调查和控制疫情至关重要。然而,技术已经到了一个阶段,分子方法 - 特别是基因组测序 - 可以在现场足够快地进行,并可以为未来的决策提供信息。

在埃博拉病毒的情况下,实时对样本中的病毒进行快速测序,确定几内亚有两种埃博拉病毒。在塞拉利昂设立一个测序设施,发现至少有九个血统在那里流传。

通过将样本与特定谱系相关联,可以将传输链解析为细节水平,否则无法实现。同一小组现已采用现场方法对南美洲的寨卡病毒爆发进行采访,目的是通过测序为流行病学提供信息。

病毒的实时排序不是传统流行病学的替代方法; 它只是增加了更多细节。自2007年口蹄疫爆发十年后,分子方法现在可以揭示有助于追踪,控制并最终阻止传染病爆发的关键细节。

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