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Ordinamento approfondito delle varianti SARS-CoV-2 cruciali negli scoppi gestenti

Thought LeadersProfessor Dana CrawfordProfessorCase Western Reserve University (CWRU)

In questa intervista, Notizia-Medica parla al professor Dana Crawford dei suoi sforzi di ricerca durante il COVID-19 pandemico e perché l'ordinamento approfondito di SARS-CoV-2 è cruciale negli scoppi gestenti.

Potreste presentarti prego e dirci che cosa ha provocato la vostra ricerca sulla pandemia di malattia 2019 di coronavirus (COVID-19)?

Sono un professore di popolazione e di scienze quantitative di salubrità e direttore associato dell'istituto di Cleveland per biologia di calcolo alla Case Western Reserve University a Cleveland, Ohio.  Egualmente tengo una nomina secondaria nella genetica e nelle scienze del genoma.

Sono formato nella genetica umana e genomica e un epidemiologo genetico.  Come molti nel nostro campo, i rapporti iniziali delle differenze nei gradi di infezione SARS-CoV-2 e del corso di malattia COVID-19 fra quelle domande suggerite infettate circa la genetica e la genomica dell'host-agente patogeno di ruolo hanno su predisposizione e sulla severità ospite.

Ora più di un anno nella pandemia, sappiamo che i fattori non genetici quale stato socioeconomico hanno un impatto sostanziale su predisposizione quando, per esempio, i lavoratori più a basso reddito non possono lavorare a distanza o lavorare distanziato socialmente come consigliato negli Stati Uniti.  La severità dell'infezione COVID-19, compreso l'ospedalizzazione e la morte, è associata con parecchie variabili demografiche, specialmente vecchiaia.  Mentre molti fattori non genetici ora sono associati con i gradi di infezione e la severità COVID-19, la variabilità osservata non può completamente essere spiegata né può essere preveduta da queste variabili da solo.

Nella genetica umana e nella genomica, lo studio genoma di ampiezza di associazione (GWAS) è la progettazione di studio del cavallo di lavoro usata per identificare i cambiamenti genetici comuni connessi con i risultati umani complessi come l'infezione SARS-CoV-2 e la severità COVID-19.  I risultati iniziali di GWAS pubblicati dai ricercatori basati sui campioni dallo scoppio iniziale 2020 in Italia ed in Spagna hanno dimostrato le associazioni significative fra i cambiamenti genetici sull'infezione 3 e COVID-19 dei cromosomi.  Il gruppo sanguigno AB0 egualmente è stato associato ed entrambi questi risultati uniscono una lista rapido crescente delle associazioni genetiche recentemente descritte dalla meta-analisi in corso di iniziativa GWAS della genetica ospite COVID-19, che ora include i campioni genetici umani dai paesi multipli.

Sono uno di molti ricercatori coinvolgere nel GWAS dei milione (MVP) programmi del veterano per predisposizione SARS-CoV-2 e la severità COVID-19.  Collettivamente, il nostro campo è interessato nell'identificazione dei cambiamenti genetici comuni e rari nel genoma umano connesso con la risposta a questa malattia infettiva emergente per capire meglio la biologia dell'infezione che può piombo alle strategie novelle di prevenzione o di terapeutica.

Una comprensione completa della pandemia richiede sia i dati umani che virali.  Come già descritto, parecchi studi sono in corso descrivere come la variazione genetica umana urta le risposte all'infezione.  Dal lato virale, la maggior parte dei sforzi hanno messo a fuoco su sorveglianza genomica per identificare e tenere la carreggiata le variazioni nelle sequenze SARS-CoV-2 che possono essere di interesse o di preoccupazione.  Ai tempi della scrittura del questo, la variante di delta è una versione più contagiosa del virus rispetto ai sui predecessori e sta facendo il suo modo attraverso il mondo fra il unvaccinated.

Mentre il virus continua a circolare e ripiegare, subisce una mutazione.  La maggior parte delle mutazioni sono neutrali mentre altre come la variante di delta creano la forma fisica aumentata per il virus sopra altre versioni del virus. SARS-CoV-2 che ordina per la sorveglianza genomica aiuta i ricercatori di salute pubblica a tenere la carreggiata come il virus, con codice con barre con ciascuna delle sue mutazioni, sta spargendosi localmente.  La sorveglianza genomica egualmente aiuta il suono l'allarme quando la variante virale dimostra le differenze nell'infezione, nella severità, o nell'peggiore-evasione del sistema immunitario anche dopo che l'organismo è innescato dai vaccini.

Mentre la mia propria ricerca, fin qui, è stata limitata alla variazione genetica umana ed alla reazione ospite a SARS-CoV-2, sono interessato nelle interazioni della variabilità e dell'host-agente patogeno dell'agente patogeno che possono urtare i risultati di interesse.  Questi dati sono molto difficili da accedere a nei numeri sufficienti per gli studi genetici e genomica significativi.  Come scriviamo nel punto di vista della genetica di PLoS, la variabilità nell'ordinamento SARS-CoV-2 accoppiato con la mancanza di legami clinici di dati a questi dati d'ordinamento effettua questi studi quasi impossibili.

SARS-CoV-2

SARS-CoV-2. Credito di immagine: Kateryna Kon/Shutterstock.com

Come gli scoppi SARS-CoV-2 corrente sono riflessi?

Gli scoppi COVID-19 negli Stati Uniti, in parte, corrente sono riflessi tanto come gli scoppi tradizionali della malattia infettiva a partire dal secolo in anticipoth 20.  Cioè le persone sintomatiche presenteranno alla clinica ed all'ospedale in cui, se i loro segni e sintomi sono coerenti con COVID-19, saranno provati a SARS-CoV-2.

Ci ora sono varie prove disponibili per SARS-CoV-2.  gli ospedali di Cleveland-area usano la prova di reazione a catena (PCR) della polimerasi e la prova è eseguita sui biospecimens raccolti dai tamponi nasali.  Mentre la prova di PCR fornisce le informazioni se il virus SARS-CoV-2 è presente nel campione o non, non dà la sequenza completa del virus.  Per fare questo, il campione deve essere ordinato.

Indipendentemente da fatto che il campione è ordinato dipende da vari fattori negli Stati Uniti.  Mentre descriviamo nel punto di vista della genetica di PLoS, i fattori quali il finanziamento e le relazioni stabilite con gli impianti di genomica possono essere fattori principali se o non i campioni siano ordinati.

La risposta tradizionale di scoppio della malattia infettiva conta sulle persone sintomatiche che presentano alle cliniche.  Sappiamo ora che molte persone infettate SARS-CoV-2 possono essere asintomatiche come pure contagiose, silenziosamente spargendo il virus ad altri.  Le persone infettate possono anche presentare con i sintomi delicati che non possono richiedere l'attenzione clinica.

Mentre le persone sono incoraggiate ad essere esaminate a virus se sanno essi hanno entr inare contatto con le persone infettate, questa raccomandazione non è applicabile e molte persone non sanno che sono state esposte poichè il contatto che rintraccia negli Stati Uniti egualmente è stato difficile da applicare (e modernizzare).

Il tantissimi asintomatici, ma il contagiosi, persone e tracciato imperfetto del contatto fanno l'ideale genomica di sorveglianza per tenere la carreggiata SARS-CoV-2.  Fra la primavera 2020 e la primavera 2021, molta grande pubblico ed i gruppi privati negli Stati Uniti hanno stabilito la prova sistematica come programma di sorveglianza, chiedendo agli studenti universitari o agli impiegati, per esempio, di presentare i tamponi o i campioni nasali settimanali della saliva indipendentemente dai sintomi.  Questi sforzi hanno fornito i dati essenziali per tenere la carreggiata l'emergenza degli scoppi o degli aumenti nel caso numeri che potrebbero poi essere usati per giustificare e promulgare determinate risposte di salute pubblica (per esempio, chiusure) finché i numeri di caso non diminuissero.

Purtroppo, questi biospecimens necessariamente non sono stati ordinati, ancora secondo le risorse e l'importanza percepita di tenere la carreggiata le varianti come componente del programma di sorveglianza.  Molti di questi programmi di sorveglianza ora sono stati sottoposti a operazioni di disgaggio indietro o sono stati interrotti con la diminuzione nei conteggi di caso degli Stati Uniti ed aumentano di vaccinazioni.

A partire dalla scrittura questo, anche con meno prova sistematica, dati dimostra che i conteggi di caso sono ancora sull'aumento dovuto la variante di delta e le tariffe stagnanti della vaccinazione.  Con l'inizio di tempo più freddo e della stagione del banco di caduta, potremmo prevedere una rinascita nell'interesse nella sorveglianza sistematica SARS-CoV-2 negli Stati Uniti.

Che cosa i metodi tradizionali di sorveglianza hanno messo a fuoco sopra negli scoppi gestenti di malattia e che cosa sono alcune delle limitazioni di questi metodi?

Ho detto precedentemente, il metodo tradizionale di sorveglianza per le malattie infettive emergenti conta sulle persone malate che presentano ad una clinica.  Ora che il virus è stato identificato ed estesamente è stato caratterizzato, la campionatura regolare e la prova al livello della popolazione è un migliore approccio poichè i dati possono essere usati per predire le traiettorie locali e nazionali di infezione che informano le ospedalizzazioni e le morti previste.

Ai i metodi basati a PCR SARS-CoV-2 sono basati su una tecnica in primo luogo descritta alla metà degli anni '80 che da allora è stata sviluppata e si adattata per la ricerca ed i sistemi diagnostici del popolazione-disgaggio di alto-capacità di lavorazione.   Ci sono parecchie limitazioni connesse con al il metodo basato a PCR di rilevazione del virus, compreso contaminazione (come dimostrato presto dai centri per la serie della prevenzione e del controllo di malattie di kit difficili contaminati) ed i limiti di rilevazione più bassi variabili (per esempio, il numero minimo delle copie virali nel campione richiesto per rilevazione della prova).

Una limitazione importante per la ricerca di genomica e della genetica umana è che alla la prova basata a PCR non fornisce la sequenza.  Senza questa sequenza, non potremo intraprendere gli studi dell'host-agente patogeno efficacemente.  Da un punto di vista di salute pubblica, la sequenza è importante da identificare le mutazioni o le varianti di preoccupazione se le mutazioni rendono il virus più contagioso o le danno una capacità di eludere più efficientemente il sistema immunitario.  

Ci sono stati avanzamenti enormi nelle tecniche di sequenziamento del genoma in questi ultimi dieci anni. Come ha potuto il sequenziamento del genoma essere usato per aiutarci a riflettere gli scoppi di coronavirus?

Il sequenziamento del genoma è essenziale in questa fase della pandemia.  Abbiamo grandi popolazioni unvaccinated negli Stati Uniti e mondiale dove il virus sta circolando e dividendosi.  Ogni divisione è la probabilità per la mutazione.

Mentre la maggior parte delle mutazioni sono cambiamenti neutrali, una frazione sarà utile al virus ed al detrimento degli esseri umani.  a metodi basati a PCR sono basati sulle sequenze virali conosciute mentre ordinare è indipendente da che cosa già sono conosciute, facenti l'ordinamento del metodo ideale per sorveglianza genomica completa di questo virus evolventesi.

Ordinare SARS-CoV-2

Ordinare SARS-CoV-2. Credito di immagine: vchal/Shutterstock.com

Che cosa sono i vantaggi dell'utilizzazione del sequenziamento del genoma per riflettere gli scoppi di malattia e la loro evoluzione?

Un vantaggio importante di ordinamento facendo uso della tecnologia odierna è che è una rapida, evolutiva e approccio relativamente redditizio a sorveglianza.  Per quelli di noi interessati alla ricerca dell'host-agente patogeno, i dati determinati determinato sono preferiti.  Cioè poichè un ricercatore io vorrebbe genotyped genoma di ampiezza umano o ordinato ed il genoma del virus che ha infettato che lo stesso essere umano ha ordinato.  Questi dati granulari permettono i ricercatori più opzioni per l'analisi che sarà importante nella progettazione della generazione seguente di sistemi diagnostici e di terapeutica, compreso i nuovi vaccini.

Invece di ordinamento determinato determinato, un'altra opzione di grande è ordinamento in serie.  Molte comunità hanno preso l'ordinamento delle acque luride affinchè SARS-CoV-2 individuino e per predire gli scoppi nelle loro aree locali.

Avete descritto l'approvazione di genomica nel surveilling SARS-CoV-2 come ` lento, difficile e contradditorio'. Perché è questo e che cosa di più può essere fatto?

Poichè descriviamo nel punto di vista della genetica di PLoS, ci sono parecchi fattori probabilmente da associare con la risposta lenta e contradditoria.  A differenza del Regno Unito, una guida nella sorveglianza genomica SARS-CoV-2 che comincia presto nella pandemia, l'agenzia principale di salute pubblica negli Stati Uniti non ha una relazione con la genetica umana e una comunità di ricerca lunghe e stabilite di genomica.

Inoltre, la salute pubblica negli Stati Uniti è non alla portata.  La confluenza di questi due fattori da solo ha lasciato gli Stati Uniti non preparati ed incapaci efficacemente di rispondere a questa nuova malattia infettiva connessa con la diffusione dispersa nell'aria asintomatica sostanziale.  Questi, tuttavia, non sono i soli fattori relativi alla risposta difficile degli Stati Uniti alla pandemia, specialmente nelle fasi in anticipo.

Il governo degli Stati Uniti e la sua amministrazione allora non erano complementari di forte e approccio unificato, lasciando ogni stato ed ogni comunità che lottano per fare fronte.  Questo approccio decentralizzato realmente ha evidenziato le differenze nelle risorse disponibili al livello locale, spiegante in parte perché l'area di Seattle poteva imperniare molto più rapidamente a sorveglianza genomica rispetto ad altre impostazioni locali con meno competenza ed esperienza genomiche.

Attenzione ora prestata all'importanza delle varianti virali ha richiesto gli aumenti in finanziamento per la sorveglianza genomica negli Stati Uniti.  Universalmente, la sfida ora è di permettere alle stesse opportunità di sorveglianza del genoma in paesi, o alle aree senza le risorse o la competenza.

Credete quello con uso migliore di ordinamento genomica, gli scoppi SARS-CoV-2 potete essere riflessi più efficacemente, che a loro volta ci aiuteranno più ulteriormente a capire l'evoluzione in tempo reale di SARS-CoV-2?

Sì, l'uso migliore di ordinamento genomica e la divisione pubblica di questi dati miglioreranno il video degli scoppi SARS-CoV-2, fornente una migliore comprensione di come il virus sta evolvendosi.  Una comprensione più completa dell'impatto del virus sul host umano, tuttavia, richiederà i legami di dati fra i dati genomica ed i dati clinici ed epidemiologici.

Negli Stati Uniti, questi dati siloed e non facilmente sono collegati per la ricerca.   Tuttavia, questi dati sono essenziali per capire meglio le conseguenze di evoluzione SARS-CoV-2 e della sua influenza sulla severità di malattia COVID-19.

Scoppio di malattia

Scoppio di malattia. Credito di immagine: ETAJOE/Shutterstock.com

Come pensate la necessità futura di scoppi di malattia di essere surveilled? Come possono gli sforzi di collaborazione essere utilizzati per raggiungere questo?

L'emergenza di SARS-CoV-2/COVID-19 sottolinea la necessità di aumentare la sorveglianza tradizionale basata sulla presentazione clinica determinata con un approccio più dinamico che fa leva la sorveglianza genomica al disgaggio della popolazione.

I programmi correnti di sorveglianza delle acque luride sono un esempio eccellente di efficiente, sorveglianza genomica del popolazione-disgaggio per le malattie infettive e questi sforzi possono essere sottoposti a operazioni di disgaggio ed estratti bioinformatically per individuare sia agenti patogeni conosciuti che sconosciuti.  Tali sforzi tuttavia richiederanno il supporto coerente e costante, non appena il supporto e l'interesse all'altezza di una pandemia.

Che cosa sono i punti seguenti nella vostra ricerca?

I miei interessi di ricerca di base sono di capire come la variazione genetica umana urta le sanità.  Nel contesto di COVID-19, sono interessato nella comprensione come la variazione genetica umana urta la predisposizione all'infezione e la severità del corso di malattia.

Sono un membro delle milione associazioni genoma di ampiezza (MVP) di programma COVID-19 del veterano e gruppi di lavoro phenome di ampiezza di associazione e come componente di questi gruppi, stiamo intraprendendo gli studi nei veterani partecipanti degli Stati Uniti per identificare la variazione genetica comune relativa alle differenze osservate nella predisposizione e nella severità della malattia.

Dove possono i lettori trovare più informazioni?

Circa il professor Dana Crawford

Dana Crawford, Ph.D., è professore nel dipartimento di popolazione e di scienze quantitative di salubrità e direttore associato per popolazione e la ricerca di diversità nell'istituto di Cleveland per biologia di calcolo alla Case Western Reserve University (CWRU). Egualmente ha una nomina secondaria nel dipartimento della genetica e delle scienze del genoma.Il professor Dana Crawford

Il Dott. Crawford ha ricevuto il suo Ph.D. all'Emory University nella genetica e nella biologia molecolare nel 2000 e poi si è preparato come collega post-dottorato come ufficiale epidemico di agenzia di spionaggio al centri per il controllo e la prevenzione delle malattie (2000-2002) e come membro anziano all'università di dipartimento di Washington delle scienze del genoma (2002-2006).

Prima della sua maggior parte della posizione attuale, il Dott. Crawford ha passare otto anni come la facoltà del possesso-cingolo nel dipartimento della fisiologia e della biofisica molecolari e ricercatore nel centro per la ricerca della genetica umana alla Vanderbilt University. Come epidemiologo genetico a CWRU, i vasti interessi della ricerca del Dott. Crawford comprendono l'applicazione dei dati genetici della variazione ai gruppi epidemiologici e clinici su grande scala per capire meglio le associazioni umane di genotipo-fenotipo con enfasi sulle diverse popolazioni.

Il Dott. Crawford ha creato le pubblicazioni >175 in periodici specializzati.  È corrente un membro del consiglio di amministrazione della società americana della genetica umana (ASHG) ed è un collega eletto con l'associazione americana per l'avanzamento di scienza (AAAS).  Le opinioni e le opinioni espresse qui sono il Dott. Crawford e non necessariamente le visualizzazioni ed opinioni di CWRU, di ASHG, di AAAS, del MVP, o di qualunque altra organizzazione con cui è un membro.

Emily Henderson

Written by

Emily Henderson

Emily Henderson graduated with a 2:1 in Forensic Science from Keele University and then completed a PGCE in Chemistry. She loves being able to share science with people all over the world and enjoys being at the forefront of new and exciting research. In Emily's spare time she enjoys watching true crime documentaries and reading books. She also loves the outdoors, enjoying long walks and discovering new places. She goes camping monthly and recently climbed Ben Nevis. In the future, Emily wants to have travelled all over the world, learning about new cultures. She has an extensive bucket list and is keen for new adventures!

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