Arizona COVID-19 Genomics Union verfolgt SARS-CoV-2-Genomsequenzen

Erste Ergebnisse, die von der Arizona COVID-19 Genomics Union (ACGU) gemeldet wurden, deuten darauf hin, dass nach Arizonas erstem gemeldeten Fall von COVID-19 Ende Januar, Im Bundesstaat traten keine Fälle auf, die unentdeckt blieben und COVID-frei waren, bis zwischen Mitte Februar und Anfang April mindestens 11 verschiedene Einfälle auftraten.

Die veröffentlichten Ergebnisse erscheinen im wissenschaftlichen Journal mBio .

Fakultät am Translational Genomics Research Institute (TGen), eine Tochtergesellschaft von City of Hope, Universität Nord-Arizona (NAU), Universität von Arizona (UArizona), und die Arizona State University (ASU) starteten im April die ACGU mit dem ausdrücklichen Zweck, den Erreger von COVID-19 zu verfolgen, SARS-CoV-2:wie es sich entwickelt und wie es sich ausbreitet, innerhalb und außerhalb von Arizona.

Die ACGU sequenzierte die SARS-CoV-2-Genome in möglichst vielen viruspositiven Patientenproben in Arizona, und die Zusammenarbeit mit den öffentlichen Gesundheitsbehörden von Arizona, wendete die Ergebnisse auf landesweite Bemühungen an, Patienten zu testen und zu verfolgen, sowie Leitlinien für die öffentlichen Entscheidungsträger in Arizona.

Schnelle Maßnahmen der Gesundheitsbehörden von ASU und Maricopa County, ACGU-Wissenschaftler sind sich einig, hielt wahrscheinlich den ersten identifizierten COVID-19-Patienten in Arizona – einen Studenten, der gerade aus Hubei zurückgekehrt war, die chinesische Provinz, in der die Krankheit ihren Ursprung hat – durch die Auslösung eines Ausbruchs, und verhinderte, dass Arizona ein frühes Epizentrum für die Ansteckung wurde.

„Dies ist ein großartiges Beispiel dafür, wie eine schnelle und gründliche Reaktion der öffentlichen Gesundheit erfolgreich sein kann, um die Ausbreitung dieser Krankheit zu verhindern. " sagte ACGU-Direktor Dr. Paul Keim, Regents' Professor of Biological Sciences und Cowden-Stiftungslehrstuhl für Mikrobiologie an der NAU und geschäftsführender Direktor des Pathogen and Microbiome Institute der NAU.

„Ähnliche Schritte könnten bei der Gestaltung zukünftiger Bemühungen zur Wiedereröffnung von Unternehmen und Schulen unternommen werden. obwohl das Virus weiter zirkuliert und die Menschen anfällig bleiben, " fügte Keim hinzu, der auch ein Distinguished Professor und Co-Direktor der Pathogen and Microbiome Division von TGen ist.

Dr. Michael Worobey, ein ACGU-Mitbegründer und Leiter des Department of Ecology and Evolutionary Biology der University of Arizona, stimmt zu.

"Es ist eine Kombination aus dem Patienten, der die richtigen Dinge tut, um sich selbst zu isolieren und sich bewusst zu sein, dass er möglicherweise diese Krankheit hat, und Beamte des öffentlichen Gesundheitswesens, die alles richtig machen. Das Stoppen eines Einfalls von COVID-19 war ein Sieg für den Bundesstaat Arizona. ", sagte Dr. Worobey.

Dies verschaffte Arizona wertvolle Zeit für die Vorbereitungsbemühungen. Der erste gemeldete Fall einer „Gemeinschaftsübertragung“ ereignete sich Anfang März in Arizona und ging auf den Ausbruch des Staates Washington zurück, der im Februar entdeckt wurde.

Mehr als 80% der SARS-CoV-2-Genomsequenzen aus Arizona COVID-19-Fällen stammten von mindestens 11 verschiedenen Linien ab, die ursprünglich in Europa weit verbreitet waren. und durch Reisen haben seitdem den Ausbruch in den USA dominiert. Keines der beobachteten Übertragungscluster ist epidemiologisch mit dem ursprünglichen reisebedingten Fall in Arizona verbunden. was auf eine erfolgreiche frühe Isolation und Quarantäne hindeutet.

Die ACGU verwendet modernste Sequenzer, benutzerdefinierte Computeranalyse-Workflows, und Supercomputer, um die Sequenz des RNA-Genoms des Virus zu bestimmen, das sind knapp 30, 000 Basen lang. Im Gegensatz, Es gibt fast 3 Milliarden Basen im menschlichen Genom, die so einfache Merkmale wie Augen- und Haarfarbe bestimmen, und so komplex wie die Neigung eines Individuums zu Krebs und anderen Krankheiten.

TGen hat bisher SARS-CoV-2-Genome von fast 3 sequenziert, 000 COVID-19-positive Proben für das ACGU, und zusätzliche Sequenzierungen wurden bei ASU und UArizona durchgeführt, unter den über 200, 000 positive Fälle in Arizona, Damit ist es eine der robustesten derartigen Bemühungen in der Nation. ACGU erhält vom Staat gesammelte Proben aus Arizona, Bezirk, Stammes- und private Gesundheitssysteme.

ACGU-Wissenschaftler nutzen kleine Veränderungen oder Mutationen im Genom des Virus, die im Laufe der Zeit natürlich auftreten, wenn sich das Virus reproduziert, um die Ausbreitung des Virus zu verfolgen. Durch den Vergleich von Mutationen, die in Arizona beobachtet wurden, mit denen, die in weltweit zirkulierenden Stämmen vorhanden sind, sie können feststellen, wann und von wo aus das Virus nach Arizona eingeschleppt wurde.

Mithilfe von molekularen Uhrenanalysen, Forscher fanden heraus, dass die Mehrheit der Sequenzen in Arizona durch zwei Abstammungslinien repräsentiert wird – und mehrere Unterlinien – von denen die meisten wahrscheinlich durch Inlandsreisen eingeführt wurden. aber mit einigen Beweisen für die internationale Einfuhr.

"Durch die ACGU, wir nutzen Expertise in Virologie, Genomik, Evolution und Bioinformatik aus ganz Arizona, um diese Genomdaten schnell in umsetzbare Erkenntnisse zu destillieren, die die Reaktion des Staates auf die öffentliche Gesundheit ergänzen können, " sagte Dr. Keim. "Diese Ergebnisse zeigen die Macht der Kontaktverfolgung und Selbstisolation im öffentlichen Gesundheitswesen nach einem positiven Test zur Eindämmung der Infektionswelle."

Dr. David Engelthaler, Direktor von TGen North in Flagstaff, zu dem der Institutszweig Infektionskrankheiten gehört, sagte, die ersten ACGU-Ergebnisse zeigen, wie jede Gemeinde, Jeder Staat schreibt seine eigene Geschichte für das, was in der COVID-19-Pandemie passiert.

„Wir müssen all diese Handlungsstränge verstehen, die zu dem geführt haben, wo wir jetzt sind. " sagte Dr. Engelthaler, ein weiterer Mitbegründer der ACGU. "Nachdem diese Krankheit am 26. Januar in Arizona entdeckt wurde, Die öffentliche Gesundheit sprang sofort ein, um sicherzustellen, dass alle Kontaktpersonen identifiziert wurden, Proben entnommen und der Patient wurde in den nächsten Wochen sehr genau beobachtet, um sicherzustellen, dass es keine weiteren Fälle mehr gab."

In den kommenden Monaten, er sagte, es wird notwendig sein, COVID-19-Ausbrüche zu verfolgen und um jeden Fall epidemiologische Mauern zu errichten, besonders für die am stärksten gefährdeten Personen:Personen über 65, die in Langzeitpflegeeinrichtungen, Gefängnisse, und Personen mit bereits bestehenden Gesundheitsproblemen.

„Wenn du das nicht im Blick hast, Wenn Sie keine Kontaktverfolgung haben, dann kann es wirklich leicht von Person zu Person wechseln, " sagte Dr. Engelthaler. "Es ist wirklich nützlich für politische Entscheidungsträger, lokal informierte Entscheidungen zu treffen."

Dr. Efrem Lim, ein Virologe, der das ASU-Team leitet, sagte, dass die SARS-CoV-2-Genomsequenzdaten Gesundheitsdienstleistern und politischen Entscheidungsträgern einen Vorteil bei der Bekämpfung der Pandemie verschaffen können.

Die Verfolgung der Übertragung des Virus und seiner Mutationen stellt sicher, dass die Entwicklung von Therapeutika und Impfstoffen auf dem richtigen Weg ist. Wir haben jetzt einen Überblick darüber, wie das SARS-CoV-2-Virus in unseren Gemeinden auf Sequenzebene aussieht."

Dr. Efrem Lim, Virologe und Assistenzprofessor, Institut für Biodesign, Universität von Arizona

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