診断検査とサーベイランスは、病原体の感染拡大と闘うための重要かつ補完的な戦略です。イルミナのチーフメディカルオフィサーであるPhil Febbo医学博士が、COVID-19との闘いにおけるシーケンスベースのサーベイランスの重要な役割について語ります。

Q：診断検査（PCR）とサーベイランス検査の違いは何ですか？

A：基本的なレベルでは、診断検査は臨床医が患者を管理し、集団を管理するためにサーベイランスが必要です。

• 診断的検査は、個々の患者さんにおいて重要な意義を持つ二分値の検査結果を提供し、適切な管理の実施が可能となるようにします。
• サーベイランスは、公衆衛生当局が伝染病の経路を追跡し、感染経路を理解し、ウイルスの進化率を決定し、ウイルスが治療効果に影響を与える方法で変化しているかどうかを理解するのに役立ちます。

Q：SARS-CoV-2と闘うためにシーケンスベースのサーベイランスをどのように使用しますか？

A：SARS-CoV-2と闘うために、シーケンスベースのサーベイランスが使用されている主な方法は5つあります。

1. シーケンスにより、SARS-Cov-2は武漢の呼吸器疾患のクラスターを引き起こすウイルスであることが特定されました。ディープショットガンシーケンスは偏りがなく、鼻腔スワブやその他のサンプルで実施して、非宿主ゲノム物質を探し、潜在的な原因物質に組み立てることができます。このシーケンスでは、ウイルスがコウモリのコロナウイルスの風土病によく似たウイルスとして急速に同定されました。 宿主細胞への付着に関与するタンパク質の変異も明らかになり、ウイルスがヒト細胞に感染する能力の説明に役立ちました。¹ 最近、 自然の解析により、SARS-CoV-2が宿主種の自然選択メカニズムを通じて開発されたというエビデンスが得られました。 しかし、コウモリからヒトへの正確な経路は依然として不明です。² 診断検査用のPCRプローブの設計には重要なシーケンスが必要でした。
2. ウイルスの伝播経路をグローバルに追跡するには、シーケンスが必要です。2,434以上のゲノムが、クラスターと伝播経路の同定とともに、すべてのインフルエンザデータを共有するグローバルイニシアチブ（GISAID）に提出されています。³これは、公衆衛生機関がウイルスの制御と封じ込めの方法を決定するのに役立ちます。例えば Trevor Bedford博士号D.、 シアトルのFred Hutchinson Cancer Research Centerのコンピューター生物学者 シーケンスした39症例のうち、 35名は中国からの紹介で、残りの4名はヨーロッパとイランからの紹介です。⁴ したがって、 シアトル地域への導入は1回ではなく、 封じ込めの取り組みは、最も確立されたクラスターへの曝露の追跡だけに焦点を合わせることにはならないことを示唆しています。 ウイルスの感染拡大を抑えるには、より積極的な対策が必要です。
3. シーケンスは、ウイルスが拡大するにつれてどの程度の速さで適応するかを決定することができます。SARS-CoV-2 は、拡大するにつれて1か月あたり2つの変異を達成しているようです。この情報により、公衆衛生当局は、ウイルスが確立されたPCRアッセイからの検出を回避し、治療に耐性を持つ可能性を同定することができます。⁵
4.  シーケンスは、治療に対するターゲットを同定します。ウイルスゲノムを知ることは、特定のウイルスタンパク質を標的とする小分子治療薬からウイルス抗原を標的とするワクチンまで、治療効果を理解するために不可欠です。例えば、SARS-CoV-2シーケンスから、SARS感染に対して以前に開発された主なウイルスプロテアーゼを標的とする薬剤がSARS-CoV-2に有効であることが明らかになっています。これは、プロテアーゼに全体的な遺伝的同一性が97%存在するためです。しかし、抗原性の高い表面タンパク質は非常に多様であるため（76%同一）、ワクチンが機能する可能性は低いと考えられます^。6,7
5. 同時感染の役割を理解するには、シーケンスベースのサーベイランスが必要です。COVID-19は無症候性から致死的まで様々です。呼吸器系病原体は、宿主免疫を低下させ、より重症で生命を脅かす疾患をもたらす同時感染を助長することで、しばしば進行性疾患を引き起こす可能性があります。いまだ初期の段階ではありますが、一般的なライノウイルスと、あまり一般的ではないがより危険なRSウイルス（RSV）の両方が、陽性症例のシーケンスベースのサーベイランスアッセイによって同定されていると聞いています。一般的な同時感染が重大な疾患を引き起こすと特定された場合、SARS-CoV-2ではなく、同時感染に焦点をあてた治療が行われる可能性があります。⁸

これらの機能により、疾患を追跡し、パンデミックをコントロールし、集団を管理する最善の方法を決定するためにサーベイランスが重要になります。

コロナウイルスの変異の蔓延を追跡する方法の詳細については、ベッドフォードと2月のナショナルジオグラフィック記事をお読みください。