コロナウイルスのシーケンス

基本的には、診断的検査は臨床医が患者を管理するのに役立ち、感染症サーベイランスは集団を管理する際に必要とされます。

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、公衆衛生当局が流行の経路を追跡し、感染経路を把握し、接触追跡を実行し、ウイルス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つものです。

NGSは、宿主に関する事前の知識がなくても、患者のサンプルに含まれる新規の病原体を偏りなく検出することができます。

感染症検出における重要な課題は、ヒトの呼吸器系、消化器系などの疾患を引き起こすウイルスを含む多くの微生物が研究されず、その特性もわかっていないため、PCRなどのターゲット化したアプローチでは検出できないことです。PCRアッセイの開発には、病原体のゲノムの知識が不可欠です。NGSは、このような未知の新規病原体の発見に重要な役割を果たします。得られたゲノムシーケンスは、臨床医が患者を管理するためのPCRなどのルーチン検査の開発に活用できます。

NGSは、病原体ゲノムの進化を追跡することで、公衆衛生当局が感染の広がりを監視し、集団レベルでの最適な隔離計画を決定する際に活用できます。異なる患者のウイルスを長期にわたってシーケンスすることで、ウイルスの進化速度を明らかにし、病原性および診断や治療効果に影響するような変化をウイルスが起こしているかどうかを調べることができます。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における新たな突然変異を同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。

疫学者は、NGSを利用して、世界中の患者サンプルからウイルスゲノムの変異を研究することができます。この情報をもとに、患者間の伝播経路を示す遺伝樹（またはマップ）を作ることができます。病原体の遺伝的類似性に起因するクラスターは、同じ伝播の鎖の患者に由来します。こうした伝播の鎖は、公衆衛生担当者が病原体の起源を迅速に特定し、感染経路を追跡し、理解し、適切な封じ込め策を講じることを可能にします。

ショットガンメタゲノミクスワークフローでは、新規種および既知種の両方のシーケンスが可能です。未知の病原体を含む感染症の感染拡大が発生した場合、多くの場合、複数の分子診断検査が行われますが、これは不必要なコストと病原体の同定の遅れにつながる可能性があります。ショットガンメタゲノミクスは、病原体の同定と特性解析のための単一で包括的なスクリーニングアッセイとして使用することができます。この研究ワークフローにより、感染拡大調査の迅速化や、大規模スクリーニングのための新しいラボテストの開発を促進することができます。

SARS-CoV-2のような病原体が同定されれば、ターゲットエンリッチメントワークフローでは、高感度にウイルス検出ができ、その疫学と進化に関する情報を得ることが可能です。この情報は、研究者が感染制御策を講じる際に、いつ隔離を緩和し、通常の活動を再開してもよいかをモニタリングしたり、ワクチンを開発したりするために役立てることができます。

イルミナシーケンスを用いたこれらの補完的なワークフローは、従来の検査方法と並行して実施することができ、包括的な感染拡大対策モデルに取り入れることができます。

Respiratory Virus Oligo Panelには、一般的な呼吸器系ウイルス、最近のインフルエンザ株、SARS-CoV-2、その他のコロナウイルスの配列を決定する7,800種類のプローブと、陽性対照として機能するヒトプローブが含まれています。これらのプローブは80merのオリゴが、非常に接近して配置されたもので、パネル内のすべてのウイルスの完全なゲノムカバレッジを提供します。パネルに含まれるウイルス一覧：

ターゲットエンリッチメントは、ターゲットに特異的なビオチン化プローブとのハイブリダイゼーションにより、目的のゲノム領域を検出するリシーケンスメソッドです。ハイブリッドキャプチャーメソッドによるターゲットエンリッチメントは、高感度な検出が可能であるため、高いリード深度を必要としません。さらに、ターゲットエンリッチメントNGSワークフローでは、ターゲットのほぼ完全なシーケンスデータを取得できるため、ウイルス進化やウイルスサーベイランスのためのバリアント解析などの用途を広げることが可能です。

一方、アンプリコンシーケンスでは、病原体ゲノムの特定領域を同定することにより、サンプル中のターゲット病原体を検出できます。この方法では、（ウイルスの進化やウイルスサーベイランス研究に必要な）急速に進化する病原体ゲノム全体における新しい変異を同定することはできません。

ターゲットエンリッチメントNGSワークフローでは、ターゲットのほぼ完全なシーケンスデータを得ることができ、コロナウイルスの進化やウイルスサーベイランス研究のためのバリアント解析などの用途に広げることができます。アンプリコンシーケンスなどの他のターゲットリシーケンス手法と比較して、ハイブリッドキャプチャーによるエンリッチメントでは、ターゲット領域のより包括的なプロファイリングにより、大幅に大規模なプローブパネルを作成することが可能です。また、ハイブリッドキャプチャープロトコールに用いられるオリゴプローブは、qPCRなどのアンプリコンベースのアッセイでは困難な変異原性の高い領域でも有効であるため、RNAウイルスなど急速に進化するウイルスのターゲット化も可能です。

SARS-CoV-2コロナウイルスのような病原体が同定されると、アンプリコンシーケンスにより、費用対効果が高く、迅速で、大規模な病原体の検出が可能になります。一般的な全ゲノムシーケンス診断的アプローチとして使用する場合、より広いターゲットカバレッジが可能となるため、変異の影響を受けにくくなります。研究面では、ウイルスの全ゲノムシーケンスにより、ウイルス変異のモニタリングや系統解析が可能です。

SARS-CoV-2コロナウイルスのような病原体が同定されると、ウイルスエンリッチメントシーケンスパネルでは、全ゲノムと複数のサンプル間で見つかったゲノム変異を検出することにより、疫学情報と組み合わせて高感度な検出が可能です。この情報によって、感染の疫学的特徴が明らかになり、公衆衛生当局が感染制御戦略を講じるのに役立てることが可能です。

イルミナRespiratory Virus Oligo Panelは、呼吸器系ウイルスの約30のファミリーに検出範囲を広げ、研究者がパネル内の他のウイルスとの複数感染を研究することを可能にします。

Illumina COVIDSeq テスト（3076サンプル）およびCOVIDSeq Assay（96サンプル）は、SARS-CoV-2ウイルスのRNAを検出するためのアンプリコンベースのNGS製品です。

NGS for Beginnersのウェブセクションをご覧いただくことをお勧めします。

シーケンスプラットフォームのページで、私たちのポートフォリオをご覧ください。シーケンサーの選択は、どの方法をよく使用するかにより決めてください。どのシーケンサーがどの方法に最適かについては、上記のワークフローを参照してください。