Arizona COVID-19 Genomics Union spårar SARS-CoV-2 genom-sekvenser

Inledande fynd rapporterade av Arizona COVID-19 Genomics Union (ACGU) tyder på att efter Arizona första rapporterade fall av COVID-19 i slutet av januari, staten upplevde inga fall som gick oupptäckta och var COVID-fria tills minst 11 distinkta infall inträffade mellan mitten av februari och början av april.

De publicerade resultaten visas i den vetenskapliga tidskriften mBio .

Fakultet vid Translational Genomics Research Institute (TGen), en affiliate till City of Hope, Northern Arizona University (NAU), University of Arizona (UArizona), och Arizona State University (ASU) lanserade ACGU i april med det uttryckliga syftet att spåra orsaken till COVID-19, SARS-CoV-2:hur det utvecklas och hur det sprider sig till, inom och utanför Arizona.

ACGU sekvenserade SARS-CoV-2-genomerna i så många viruspositiva patientprover i Arizona som möjligt, och arbeta med Arizona hälso- och sjukvårdstjänstemän, tillämpade resultaten mot statliga insatser för att testa och spåra patienter, samt ge vägledning för beslutsfattare i Arizona.

Snabba åtgärder av folkhälso- och sjukvårdsmyndigheter i ASU och Maricopa County, ACGU -forskare håller med, troligen behöll den första identifierade COVID-19-patienten i Arizona-en student som just hade återvänt från Hubei, den kinesiska provinsen där sjukdomen härstammar - från att tända ett utbrott, och hindrade Arizona från att bli ett tidigt epicentrum för smittan.

"Detta är ett bra exempel på hur ett snabbt och grundligt folkhälsosvar kan vara framgångsrikt för att förhindra spridning av denna sjukdom, "sade ACGU -chef Dr. Paul Keim, Regents professor i biologiska vetenskaper och Cowden begåvad ordförande i mikrobiologi vid NAU och verkställande direktör för NAU:s Pathogen and Microbiome Institute.

"Liknande steg kan vidtas när vi ska utforma framtida insatser för att åter öppna företag och skolor, även om viruset fortsätter att cirkulera och människor är känsliga, "tillade Keim, som också är en framstående professor och meddirektör för TGens avdelning för patogener och mikrobiomer.

Dr Michael Worobey, en medgrundare av ACGU och chef för University of Arizona Department of Ecology and Evolutionary Biology, instämmer.

"Det är en kombination av att patienten gör rätt saker för att isolera sig och vara medveten om att han möjligen hade denna sjukdom, och folkhälsovårdare gör alla rätt saker. Att stoppa ett infall av COVID-19 var en seger för delstaten Arizona, "Dr Worobey sa.

Detta köpte Arizona värdefull tid för beredskapsinsatser. Det första rapporterade fallet med "community" -överföring inträffade i Arizona i början av mars härstammar från Washington State -utbrottet som upptäcktes i februari.

Mer än 80% av SARS-CoV-2 genom-sekvenserna från Arizona COVID-19-fall härstammar från minst 11 separata släktlinjer som initialt cirkulerade i stor utsträckning i Europa, och resor har sedan dominerat utbrottet i hela USA.Ingen av de observerade överföringsklusterna är epidemiologiskt kopplade till det ursprungliga resorelaterade fallet i Arizona, tyder på framgångsrik tidig isolering och karantän.

ACGU använder toppmoderna sekvenserare, anpassade beräkningsanalysarbetsflöden, och superdatorer för att bestämma sekvensen av virusets RNA -genom, vilket är knappt 30, 000 baser långa. I kontrast, det finns nästan 3 miljarder baser i det mänskliga genomet, som avgör egenskaper så enkla som ögon- och hårfärg, och lika komplex som individens benägenhet för cancer och andra sjukdomar.

TGen har hittills sekvenserat SARS-CoV-2-genomer från nästan 3, 000 positiva prover av COVID-19 för ACGU, och ytterligare sekvensering utfördes vid ASU och UArizona, bland de mer än 200, 000 positiva fall i Arizona, vilket gör det till en av de mest robusta sådana insatserna i nationen. ACGU tar emot Arizona -prover som samlats in av staten, grevskap, stam- och privata sjukvårdssystem.

ACGU -forskare drar fördel av små förändringar eller mutationer i virusets genom, som naturligt uppstår över tiden när viruset reproducerar sig, för att spåra spridningen av viruset. Genom att jämföra mutationer som observerats i Arizona med de som finns i stammar som cirkulerar över hela världen, de kan avgöra när och varifrån viruset har introducerats i Arizona.

Med hjälp av molekylära klockanalyser, forskare fann att majoriteten av Arizona-sekvenser representeras av två släktlinjer-och flera underlinjer-varav de flesta troligen infördes genom inrikesresor, men med vissa bevis för internationell import.

"Genom ACGU, vi utnyttjar expertis inom virologi, genomik, evolution och bioinformatik från hela Arizona för att snabbt destillera dessa genomiska data till användbara insikter som kan komplettera statens folkhälsosvar, "Dr Keim sa." Dessa resultat visar kraften hos folkhälsokontaktspårning och självisolering efter ett positivt test för att dämpa tidvattnet av infektioner framåt. "

Dr David Engelthaler, Direktör för TGen North i Flagstaff, som inkluderar institutets gren för infektionssjukdomar, sa att de första ACGU -resultaten visar hur varje gemenskap, varje stat skriver sin egen historia för vad som händer i COVID-19-pandemin.

"Vi måste förstå alla de plotlinjer som har lett till var vi är nu, "sade Dr Engelthaler, en annan av medgrundarna av ACGU. "När denna sjukdom upptäcktes i Arizona den 26 januari, folkhälsan hoppade omedelbart in för att se till att alla kontakter identifierades, prover samlades in och patienten följdes mycket noga under de närmaste veckorna för att se till att det inte fanns fler fall. "

Under de kommande månaderna, han sa, det kommer att vara nödvändigt att spåra utbrott av COVID-19 och bygga epidemiologiska väggar runt varje fall, särskilt för de som är mest utsatta:personer äldre än 65, de på långtidsvården, fängelser, och de med redan existerande hälsoproblem.

"När du inte har ögonen på det här, när du inte har kontaktspårning, då kan det verkligen enkelt flytta från person till person, "Dr Engelthaler sa." Det är verkligen användbart för beslutsfattare i offentliga frågor att fatta lokalt informerade beslut. "

Dr Efrem Lim, en virolog som leder ASU -teamet, sade SARS-CoV-2 genomsekvensdata kan ge vårdgivare och offentliga beslutsfattare en fördel i kampen mot pandemin.

Att spåra överföringen av viruset och dess mutationer säkerställer att behandlingar och vacciner som utvecklas är på rätt väg. Vi har nu koll på hur SARS-CoV-2-viruset i våra samhällen ser ut på sekvensnivå. "

Dr Efrem Lim, Virolog och biträdande professor, Biodesign Institute, Arizona State University

• Gratis onlinekurs lanseras för att ge bättre förståelse för det mänskliga mikrobiomet
• Gut Microbiome Health Index skiljer mellan friska och sjuka mikrobiomer