感染症の脅威を特定して追跡する
次世代シーケンサー（NGS）によるゲノムサーベイランスは、感染症の伝播を追跡することで、コロナウイルスやその他の新たな病原体の新規株を特定できます。病原体ゲノムのほぼ完全なシーケンスデータがあれば、さらなる伝播および感染を防ぐための効果的な感染症サーベイランス戦略を実装できます。
NGSによる感染症サーベイランスで、以下のことを実現できます。
- 感染症伝播経路のグローバルな追跡
- 感染拡大に伴うコロナウイルスなどの病原体の変異速度の判定
- コロナウイルス、インフルエンザA型やB型などの病原体の新規および既知の変異の特定
- 感染症治療抵抗性の研究
- ワクチン回避メカニズムの検討
ゲノムサーベイランスは、公衆衛生当局が流行の経路を追跡し、接触追跡を実行し、病原体の変異速度を判定し、病原体の変異状況が診断または治療効果に影響するかどうかを理解するのに役立ちます。
コロナウイルス変異の検出と特徴づけ
コロナウイルスは変異とともに、アルファ（B.1.1.7、英国）、ベータ（B.1.351、南アフリカ）、ガンマ（P1、ブラジル）、デルタ（B.1.617.2、インド）およびオミクロン（B.1.1.529、南アフリカ）などの新たなバリアントに進化します。突然変異によって伝播性や感染性が増大する可能性があるため、サーベイランスとモニタリングが不可欠になります。このようなコロナウイルスの変異は、ワクチンの効果／保護を低下させたり、検査診断を回避したりする可能性があります。
NGSは、COVID-19などの感染症のゲノムサーベイランスのための貴重なテクノロジーです。NGSは、コロナウイルス変異株の蔓延を追跡できるだけでなく、PCRとは異なり、新型コロナウイルス変異を特定することもできます。NGSを使用して、サイエンティストは低頻度のマイノリティバリアントと複数の多型および新型バリアントを検出できます。
NGSを使用したゲノムワイドな系統タイピングは、疫学者が突然変異を迅速に特定して特徴づけることで、感染拡大防止に役立ちます。系統レベルの追跡によって、感染拡大クラスターと伝播経路の特定をサポートできます。
対照的に、PCRは病原体ゲノムの特定の領域を検出するように設計されているため、急速に進化する病原体ゲノム全体で新たな突然変異を特定することはできません。さらに、プライマーまたはプローブの結合領域に変異が生じると、PCRのパフォーマンスが低下する可能性があります。
ある場所での感染拡大が、すべての場所での感染拡大につながる可能性があります
サル痘ウイルス（MPXV）は、1958年に初めて特定された巨大二本鎖DNAウイルスです。歴史的に、サル痘ウイルスは中央アフリカや西アフリカで散発的なヒトへの感染拡大を引き起こしており、その死亡率は1％から10％です[1]。2022年春には、欧州、北米、東南アジアなど風土病とはされていない国々で感染拡大が確認されました。これらの国では、サル痘ウイルスのさらなる感染拡大を防止するために、サーベイランスによる公衆衛生活動が行われています。
NGSは、サル痘ウイルスなどの感染症のゲノムサーベイランスのための貴重なテクノロジーです。NGSは、突然変異株の蔓延を追跡できるだけでなく、新規変異株を特定することもできます。その結果、サイエンティストはNGSベースのテクノロジーを採用して、低頻度少数型バリアント、複数の多型、および新規バリアントをハイスループット形式で迅速かつ正確に検出できるようになりました。これらの要因は、疫学者が感染拡大クラスター、伝播経路、および変異を同定して特徴づけ、さらなる感染拡大を防止できるようにする上で不可欠です。
イルミナにとって、COVIDのパンデミック中に、公衆衛生のためのNGS能力および機能の世界的な拡大をサポートできたことは誇りです。これらのリソースは、サル痘ウイルス、エボラウイルス、結核菌やその他多くの病原体サーベイランスに使用することができます。
NGSによる病原体サーベイランス方法の比較
| 検出に必要なもの | アンプリコン | ターゲットエンリッチメント | ショットガンメタゲノミクス |
|---|---|---|---|
| スピードとターンアラウンドタイム | |||
| スケーラビリティと費用対効果 | |||
| 新型病原体の同定 | |||
| 伝播の追跡 | |||
| 変異の検出 | |||
| 複数感染や複合疾患の特定 | |||
| 薬剤耐性の検出 |
ラボの検査ニーズを十分に満たします
ラボの検査ニーズを部分的に満たします
感染症サーベイランスシーケンス方法の詳細
アンプリコンシーケンス
既知のウイルスを検出して、完全に特徴づけることができます。アプリコンアプローチによる全ゲノムシーケンスは、ゲノムが小さい既知のウイルスに最適です。この方法により、PCRアンプリコンの超深度シーケンスにより、所期のゲノム領域を解析することができます。
ターゲットエンリッチメントシーケンス
コロナウイルス、インフルエンザウイルス、その他の病原体、および関連する薬剤耐性アリルを検出し、その特性を解析します。これらの洞察は、公衆衛生当局が感染拡大をモニターし、感染制御戦略を最適化するのに役立ちます。この方法により、ターゲット特異的なプローブとのハイブリダイゼーションを介して、所期のゲノム領域を捕捉することができます。
ショットガンメタゲノミクス
特定のサンプルに含まれるすべての微生物を包括的にシーケンスし、サル痘ウイルスなどの新規または新興病原体を同定することができます。このNGS法は、感染拡大調査を迅速化し、新しいラボ検査の開発を支援する上で、役立つ可能性があります。
下水シーケンスによる感染症サーベイランス
下水シーケンスを利用した、コミュニティ内のSARS-CoV-2バリアントおよびその他の呼吸器系ウイルスのサーベイランス方法について学習します。
アプリケーションノートを読む主な製品
COVIDSeqファミリー
COVIDSeq AssayとCOVIDSeq テストは、アンプリコンベースの次世代シーケンサー（NGS）アッセイで、公衆衛生研究所がSARS-CoV-2の新規株を同定するのに役立ちます。
iSeq 100システム
iSeq 100システムは、相補型金属酸化膜半導体（CMOS）技術のスピードと手頃な価格、およびSequence by Synthesis（SBS）化学の精度を活用しています。
NextSeq 2000システム
画期的なベンチトップシーケンサーは、現在および将来のさまざまなアプリケーションにおいて、より高い効率性と少ない制約で新しいサイエンスを探索することを可能にします。
ポッドキャスト：SARS-CoV-2のゲノムサーベイランスおよびテスト
Weill Cornell MedicineのChristopher Masonが、COVID-19の検査とサーベイランスの緊急の必要性に対する多面的アプローチについて説明しています。彼はまた、Natureの最近の論文で、COVID-19の宿主反応と薬物相互作用の研究方法としてのオミクス法の使用についても論じています。
次のパンデミックの予防
新規または新興感染症の最大75％が人獣共通感染症に起因すると推定されています。1,2人獣共通感染症のリザーバーが病原体の蔓延に重要な役割を果たすことがわかっています。NGSによって、リザーバーとなるコウモリなどの動物をスクリーニングすることで、ウイルス性病原体の感染拡大の予測および防止が可能となります。
NGSベースのターゲットエンリッチメントまたはメタゲノムによる感染症サーベイランスによって、われわれは人獣共通感染症がどのように発生し、拡大し、一般的な治療法に耐性を持つようになるかの理解を深めるとともに、感染拡大の封じ込め、治療、予防を改善できるようになります。
ターゲットエンリッチメントシーケンスは、人獣共通感染症の病原体をモニタリングするためにスケールアップでき、メタゲノムによるゲノムサーベイランスにより、偏りのない、普遍的な検出と、広範な病原体の識別が可能になります。メタゲノムは、感染症の制御手段を設計するときに重要となる微生物叢と病原体の相互作用関係を理解するのにも役立ちます。
詳細：
ターゲットエンリッチメントメタゲノムシーケンス
その他の感染症サーベイランスの用途
コロナウイルスのサーベイランス
NGSはコロナウイルスの新規株を偏りなく同定することができます。イルミナでは、効率的なシーケンスニーズの要求に応えるために、SARS-CoV-2コロナウイルス変異の迅速な検出を行っています。
食品媒介疾患のサーベイランス
微生物の全ゲノムシーケンスにより、病原体が食品からヒトに広がるときに、病原体のすべての遺伝的変異情報にアクセスできます。説明できるバリアントが多ければ多いほど、感染源と感染経路が見つかる確度が高くなります。
ウイルスのサーベイランス
ターゲットエンリッチメントは、ハイブリダイゼーションを使用して目的のゲノム領域を捕捉します。この方法は、ウイルスを検出し、その疫学と進化に関する情報提供に必要な高感度を提供できます。
呼吸器感染のサーベイランス
これらのパネルは、COVID-19やインフルエンザなど、呼吸器病原体と呼吸器ウイルスの検出と特性評価のためのターゲット化したエンリッチメントシーケンスソリューションを提供します。
人獣共通感染症リザーバーのサーベイランス
ショットガンメタゲノミクスは、人獣共通感染症サンプルの完全な微生物群集のDNAのシーケンスを可能にします。これには、新種と既存種の両方が含まれます。シーケンスリードを使用して、AMR遺伝子および／または種の分布の出現、進化、および伝播を理解することができます。
医療関連感染のサーベイランス
NGSベースの細菌ゲノムシーケンスとユーザーフレンドリーなbioMérieuxソフトウェアを組み合わせることで、包括的な分離株の識別と特性評価が可能になります。
合わせて購入されることの多い製品
サポートを受けながら、ニーズに合った適切な感染症サーベイランスソリューションを見つけてください。
注目のゲノムサーベイランス出版物
サル痘ウイルスのマルチプレックスPCR法アンプリコンシーケンス（PrimalSeq）V.2.
2022年に複数国で発生したサル痘ウイルスの系統解析と微小進化の徴候
下水のゲノムシーケンスで地域に蔓延するSARS-CoV-2バリアントを検出する
新たに出現した菌株の早期検出に大規模ゲノムサーベイランスが必要
サーベイランスとプローブキャプチャベースのNGSによるコウモリコロナウイルスの発見
関連ソリューション
コロナウイルスのシーケンス
NGSにより、SARS-CoV-2やその他の呼吸器病原体の特徴の解明や、新型コロナウイルスの特定が可能になります。一般的なコロナウイルス研究用のNGS法を比較してください。
コロナウイルスのソフトウェア
ウイルス配列を検出および特定し、COVID-19宿主応答を調べ、結果を共有データベースに提供するためのソフトウェアツールです。
COVID-19宿主遺伝学および免疫応答プロファイリング
宿主の遺伝的バリエーションを調べ、免疫応答を促進する分子メカニズムをプロファイリングする手法です。
参考文献
- Woolhouse ME, Gowtage-Sequeria S. Host range and emerging and reemerging pathogens. Emerg Infect Dis. 2005;11:1842–7. 10.3201/eid1112.050997
- Jones KE, Patel NG, Levy MA, Storeygard A, Balk D, Gittleman JL, et al. Global trends in emerging infectious diseases. Nature. 2008;451:990–3.