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Arranjar em seqüência detalhado das variações SARS-CoV-2 cruciais em manifestações de controlo

Thought LeadersProfessor Dana CrawfordProfessorCase Western Reserve University (CWRU)

Nesta entrevista, Notícia-Médica fala ao professor Dana Crawford sobre seus esforços de pesquisa durante a pandemia COVID-19 e porque arranjar em seqüência detalhado de SARS-CoV-2 é crucial em manifestações de controlo.

Por favor poderia você introduzir-se e dizer nos o que provocou sua pesquisa na pandemia da doença 2019 do coronavirus (COVID-19)?

Eu sou um professor da população e de ciências quantitativas da saúde e director adjunto do instituto de Cleveland para a biologia computacional na universidade ocidental da reserva do caso em Cleveland, Ohio.  Eu igualmente guardaro uma nomeação secundária na genética e nas ciências do genoma.

Eu sou treinado na genética humana e a genómica e o am um epidemiologista genético.  Como muitos em nosso campo, os relatórios adiantados das diferenças em taxas de infecção SARS-CoV-2 e do curso da doença COVID-19 entre aquelas perguntas alertadas contaminadas sobre a genética e a genómica do anfitrião-micróbio patogénico do papel têm na susceptibilidade e na severidade do anfitrião.

Agora mais do que um ano na pandemia, nós sabemos que os factores não-genéticos tais como o estado sócio-económico têm um impacto substancial na susceptibilidade quando, por exemplo, uns trabalhadores mais a renda baixa não podem trabalhar remotamente ou trabalhar afastado social como recomendado nos E.U.  A severidade da infecção COVID-19, incluindo a hospitalização e a morte, é associada com diversas variáveis demográficas, especialmente uma idade mais velha.  Quando muitos factores não-genéticos forem associados agora com as taxas de infecção e a severidade COVID-19, a variabilidade observada não pode completamente ser explicada nem pode ser prevista por estas variáveis apenas.

Na genética humana e na genómica, o estudo genoma-largo da associação (GWAS) é o projecto do estudo do laborioso usado para identificar as mudanças genéticas comuns associadas com os resultados humanos complexos como a infecção SARS-CoV-2 e a severidade COVID-19.  Os resultados adiantados de GWAS publicados pelos investigador baseados em amostras da manifestação 2020 adiantada em Itália e na Espanha demonstraram associações significativas entre mudanças genéticas na infecção 3 e COVID-19 do cromossoma.  O grupo sanguíneo do ABO foi associado igualmente, e ambos estes resultados juntam-se a uma lista ràpida crescente de associações genéticas descritas recentemente pela méta-análisis em curso da iniciativa GWAS da genética do anfitrião COVID-19, que inclui agora amostras genéticas humanas dos países múltiplos.

Eu sou um de muitos investigador envolvidos no GWAS dos milhão (MVP) programas do veterano para a susceptibilidade SARS-CoV-2 e a severidade COVID-19.  Colectivamente, nosso campo está interessado em identificar mudanças genéticas comuns e raras no genoma humano associado com a resposta a esta doença infecciosa emergente para compreender melhor a biologia da infecção que pode conduzir às estratégias novas da terapêutica ou da prevenção.

Uma compreensão completa da pandemia exige dados humanos e virais.  Como já descrito, diversos estudos são em curso descrever como a variação genética humana impacta respostas à infecção.  No lado viral, a maioria de esforços centraram-se sobre a fiscalização genomic para identificar e seguir variações nas seqüências SARS-CoV-2 que podem ser do interesse ou do interesse.  Na altura de escrever isto, a variação do delta é uma versão mais infecciosa do vírus comparado com seus antecessores, e está fazendo sua maneira através do mundo entre o unvaccinated.

Enquanto o vírus continua a circular e replicate, transforma-se.  A maioria de mutações são neutras visto que outro como a variação do delta criam a aptidão aumentada para o vírus sobre outras versões do vírus. SARS-CoV-2 que arranja em seqüência para a fiscalização genomic ajuda investigador da saúde pública a seguir como o vírus, com código de barras com a cada um de suas mutações, está espalhando localmente.  A fiscalização Genomic igualmente ajuda o som o alarme quando a variação viral demonstra diferenças na infecção, na severidade, ou na ruim-evasão do sistema imunitário mesmo depois que o corpo está aprontado por vacinas.

Quando minha própria pesquisa, for limitada até agora à variação genética humana e à reacção do anfitrião a SARS-CoV-2, eu estou interessado nas interacções da variabilidade e do anfitrião-micróbio patogénico do micróbio patogénico que podem impactar resultados do interesse.  Estes dados são muito difíceis de alcançar em suficientes números para estudos genéticos e genomic significativos.  Como nós escrevemos no ponto de vista da genética de PLoS, a variabilidade em arranjar em seqüência SARS-CoV-2 acoplado com a falta de enlaces clínicos dos dados a estes dados arranjando em seqüência faz estes estudos quase impossíveis.

SARS-CoV-2

SARS-CoV-2. Crédito de imagem: Kateryna Kon/Shutterstock.com

Como as manifestações SARS-CoV-2 são monitoradas actualmente?

As manifestações COVID-19 nos Estados Unidos, na parte, são monitoradas actualmente bem como manifestações tradicionais da doença infecciosa do século 20th adiantado.  Isto é, os indivíduos sintomáticos apresentarão na clínica e no hospital onde, se seus sinais e sintomas são consistentes com o COVID-19, serão testados para SARS-CoV-2.

Há agora uma variedade de testes disponíveis para SARS-CoV-2.  os hospitais da Cleveland-área usam o teste da reacção em cadeia (PCR) da polimerase, e o teste é executado nos biospecimens recolhidos por cotonetes nasais.  Quando o teste do PCR der a informação se o vírus SARS-CoV-2 esta presente na amostra ou não, não dá a seqüência completa do vírus.  Para fazer isto, a amostra deve ser arranjada em seqüência.

Mesmo se a amostra está arranjada em seqüência depende de uma variedade de factores nos Estados Unidos.  Enquanto nós descrevemos no ponto de vista da genética de PLoS, os factores tais como o financiamento e relacionamentos estabelecidos com facilidades da genómica podem ser factores principais se ou não as amostras estão arranjadas em seqüência.

A resposta tradicional da manifestação da doença infecciosa confia nos indivíduos sintomáticos que apresentam em clínicas.  Nós sabemos agora que muitos indivíduos contaminados SARS-CoV-2 podem ser assintomáticos assim como infecciosos, silenciosamente espalhando o vírus a outro.  Os indivíduos contaminados podem igualmente apresentar com sintomas suaves que não podem exigir a atenção clínica.

Quando os indivíduos estiverem incentivados ser testados para o vírus se sabem eles entraram o contacto com indivíduos contaminados, esta recomendação não é executória, e muitos indivíduos não sabem que estiveram expor porque o contacto que segue nos Estados Unidos igualmente foi difícil de reforçar (e para se modernizar).

Um grande número assintomáticos, mas o infecciosos, indivíduos e traçado imperfeito do contacto fazem o ideal genomic da fiscalização para seguir SARS-CoV-2.  Entre a primavera de 2020 e a primavera de 2021, muita o grande público e os grupos privados nos Estados Unidos estabeleceram o teste rotineiro como um programa da fiscalização, pedindo que as estudantes universitário ou os empregados, por exemplo, submetam cotonetes ou amostras nasais semanais da saliva apesar dos sintomas.  Estes esforços forneceram dados essenciais seguindo a emergência das manifestações ou dos aumentos caso que os números que poderiam então ser usados para justificar e decretar determinadas respostas da saúde pública (por exemplo, fechamentos) até que os números do caso diminuíram.

Infelizmente, estes biospecimens não foram arranjados em seqüência necessariamente, outra vez segundo os recursos e a importância percebida de seguir variações como parte do programa da fiscalização.  Muitos destes programas da fiscalização foram escalados agora para trás ou interrompidos com a diminuição em contagens do exemplo dos E.U. e aumentam nas vacinações.

Até à data da escrita isto, mesmo com menos teste rotineiro, dados demonstra que as contagens do caso estão na elevação outra vez devido à variação do delta e às taxas estagnantes da vacinação.  Com o início de um tempo mais frio e da estação da escola da queda, nós pudemos esperar uma ressurgência no interesse na fiscalização SARS-CoV-2 rotineira nos E.U.

Que os métodos tradicionais da fiscalização focalizaram sobre em manifestações de controlo da doença e que são algumas das limitações destes métodos?

Como eu mencionei acima, o método tradicional da fiscalização para doenças infecciosas emergentes confia nos indivíduos doentes que apresentam em uma clínica.  Agora que o vírus foi identificado e caracterizado extensivamente, a amostra regular e o teste a nível da população são uma aproximação melhor porque os dados podem ser usados para prever as trajectórias locais e nacionais da infecção que informam hospitalizações e mortes previstas.

Os métodos PCR-baseados SARS-CoV-2 são baseados em uma técnica em meados de 1980 s primeiramente descrito que desde seja desenvolvida e adaptada para a pesquisa e os diagnósticos da população-escala da alto-produção.   Há diversas limitações associadas com o método PCR-baseado da detecção do vírus, incluindo a contaminação (como demonstrado cedo pelos centros para o grupo do controlo de enfermidades e da prevenção de jogos de teste contaminados) e mais baixos limites de detecção variáveis (por exemplo, o número mínimo de cópias virais na amostra exigida para a detecção do teste).

Uma limitação principal para a pesquisa da genética humana e da genómica é que o teste PCR-baseado não fornece a seqüência.  Sem esta seqüência, nós não poderemos conduzir eficazmente estudos do anfitrião-micróbio patogénico.  De um ponto de vista da saúde pública, a seqüência é importante identificar mutações ou variações do interesse se as mutações fizerem o vírus mais infeccioso ou lhe derem uma capacidade para iludir mais eficientemente o sistema imunitário.  

Tem estado uns avanços enormes no genoma que arranja em seqüência técnicas sobre os dez anos passados. Como podia arranjar em seqüência do genoma ser usado para nos ajudar a monitorar manifestações do coronavirus?

Arranjar em seqüência do genoma é essencial nesta fase da pandemia.  Nós temos grandes populações unvaccinated nos E.U. e mundial onde o vírus está circulando e se está dividindo.  Cada divisão é a possibilidade para a mutação.

Quando a maioria de mutações forem mudanças neutras, uma fracção será benéfica ao vírus e ao detrimento dos seres humanos.  os métodos PCR-baseados são baseados em seqüências virais conhecidas visto que arranjar em seqüência é o independente do que é conhecido já, fazendo arranjar em seqüência o método ideal para a fiscalização genomic completa deste vírus em desenvolvimento.

Arranjar em seqüência SARS-CoV-2

Arranjar em seqüência SARS-CoV-2. Crédito de imagem: vchal/Shutterstock.com

Que as vantagens de utilizar o genoma estão arranjando em seqüência para monitorar manifestações da doença e sua evolução?

Uma vantagem principal de arranjar em seqüência a tecnologia de hoje de utilização é que é uma aproximação rápida, evolutiva, e relativamente eficaz na redução de custos à fiscalização.  Para aqueles de nós interessados na pesquisa do anfitrião-micróbio patogénico, os dados do individual-nível são preferidos.  Isto é, como um pesquisador mim quereria genotyped genoma-largo humano ou arranjado em seqüência e o genoma do vírus que contaminou que o mesmo ser humano arranjou em seqüência.  Estes dados granulados têm recursos para pesquisadores mais opções para a análise que será importante em projetar a próxima geração de diagnósticos e de terapêutica, incluindo vacinas novas.

Em vez do individual-nível que arranja em seqüência, uma outra grande opção é arranjar em seqüência maioria.  Muitas comunidades tomaram acima arranjar em seqüência a água de esgoto para que SARS-CoV-2 detecte e prever manifestações em suas áreas locais.

Você descreveu a adopção da genómica em surveilling SARS-CoV-2 como o ` lento, difícil e incompatível'. Por que é isto e o que mais pode ser feito?

Porque nós esboçamos no ponto de vista da genética de PLoS, há diversos factores provavelmente a ser associados com a resposta lenta e incompatível.  Ao contrário do Reino Unido, um líder na fiscalização SARS-CoV-2 genomic que começa cedo na pandemia, a agência principal da saúde pública nos E.U. não tem um relacionamento com a genética humana e uma comunidade de pesquisa longos, estabelecidos da genómica.

Também, a saúde pública nos E.U. é sub-financiado.  A afluência destes dois factores apenas saiu dos E.U. não-preparados e incapazes de responder eficazmente a esta doença infecciosa nova associada com a propagação transportada por via aérea assintomática substancial.  Estes, contudo, não são os únicos factores relativos à resposta deficiente dos E.U. à pandemia, particularmente nas fases adiantadas.

O governo dos E.U. e sua administração não eram naquele tempo de suporte de uma aproximação forte e unificada, deixando cada estado e cada comunidade que esforçam-se para lidar.  Esta aproximação descentralizada destacou realmente as diferenças nos recursos disponíveis no nível local, explicando na parte porque a área de Seattle podia girar muito mais rapidamente à fiscalização genomic comparada com outros lugares com menos experiência e experiência genomic.

A atenção dada agora à importância de variações virais alertou aumentos no financiamento para a fiscalização genomic nos E.U.  No mundo inteiro, o desafio é agora permitir as mesmas oportunidades da fiscalização do genoma nos países, ou áreas sem os recursos ou a experiência.

Você acredita aquele com uso melhorado de arranjar em seqüência genomic, as manifestações SARS-CoV-2 pode ser monitorado mais eficazmente, que por sua vez nos ajudarão a compreender mais a evolução do tempo real de SARS-CoV-2?

Sim, o uso melhorado de arranjar em seqüência genomic e a partilha pública destes dados melhorarão a monitoração das manifestações SARS-CoV-2, fornecendo uma compreensão melhor de como o vírus está evoluindo.  Uma compreensão mais completa do impacto do vírus no anfitrião humano, contudo, exigirá enlaces dos dados entre dados genomic e dados clínicos e epidemiológicos.

Nos E.U., estes dados siloed e são ligados não facilmente para fins de investigação.   Contudo, estes dados são essenciais compreender melhor as conseqüências da evolução SARS-CoV-2 e da sua influência na severidade da doença COVID-19.

Manifestação da doença

Manifestação da doença. Crédito de imagem: ETAJOE/Shutterstock.com

Como você pensa a necessidade futura das manifestações da doença de ser surveilled? Como podem os esforços da colaboração ser utilizados para conseguir isto?

A emergência dos relevos SARS-CoV-2/COVID-19 a necessidade de aumentar a fiscalização tradicional baseou na apresentação clínica individual com mais abordagem pró-activa que leveraging a fiscalização genomic na escala da população.

Os programas actuais da fiscalização da água de esgoto são um exemplo excelente de eficiente, fiscalização genomic da população-escala para doenças infecciosas, e estes esforços podem ser escalados e minado bioinformatically para detectar os micróbios patogénicos conhecidos e desconhecidos.  Tais esforços contudo exigirão o apoio consistente e constante, não apenas o apoio e o interesse na altura de uma pandemia.

Que são os passos seguintes em sua pesquisa?

Meus interesses da investigação básica são compreender como a variação genética humana impacta a saúde humana.  No contexto de COVID-19, eu estou interessado em compreender como a variação genética humana impacta a susceptibilidade à infecção e a severidade do curso da doença.

Eu sou um membro das milhão associações genoma-largas (MVP) do programa COVID-19 do veterano e grupos de trabalho phenome-largos da associação, e como parte destes grupos, nós estamos conduzindo estudos em veteranos de participação dos E.U. para identificar a variação genética comum relevante às diferenças observadas na susceptibilidade e na severidade da doença.

Onde podem os leitores encontrar mais informação?

Sobre o professor Dana Crawford

Dana Crawford, Ph.D., é professor no departamento da população e de ciências quantitativas da saúde e director adjunto para a população e pesquisa da diversidade no instituto de Cleveland para a biologia computacional na universidade ocidental da reserva do caso (CWRU). Igualmente tem uma nomeação secundária no departamento da genética e das ciências do genoma.Professor Dana Crawford

O Dr. Crawford recebeu seu Ph.D. na universidade de Emory na genética e na biologia molecular em 2000 e treinou-o então como um companheiro cargo-doutoral como um oficial epidémico do serviço de inteligência nos centros para o controlo e prevenção de enfermidades (2000-2002) e como um membro distinguido na universidade do departamento de Washington das ciências do genoma (2002-2006).

Antes de seu a maioria de cargo actual, o Dr. Crawford passou oito anos como a faculdade da posse-trilha no departamento da fisiologia e da biofísica moleculars e o investigador no centro para a pesquisa da genética humana na universidade de Vanderbilt. Como um epidemiologista genético em CWRU, os interesses largos da pesquisa do Dr. Crawford incluem a aplicação de dados genéticos da variação às coortes epidemiológicas e clínicas em grande escala para compreender melhor associações humanas do genótipo-fenótipo com uma ênfase em populações diversas.

O Dr. Crawford foi o autor das publicações >175 na literatura par-revista.  É actualmente um membro da administração da sociedade americana da genética humana (ASHG) e é um companheiro eleito com a associação americana para o avanço da ciência (AAAS).  As vistas e as opiniões expressadas aqui são Dr. Crawford e não necessariamente as ideias e as opiniões de CWRU, de ASHG, de AAAS, de MVP, ou de toda a outra organização com que é um membro.

Emily Henderson

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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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