研究人员为SARS-CoV-2感染创建快速诊断测试和多组学分析平台

两个不同的诊断测试，宿主/病原体RNA测序平台和空间解决的组织映射工具是由威尔康奈尔医学和纽约高峰期医院主导的研究人员的多学科团队创建的，并用于映射SARS-COV-2感染纽约市初始Covid-19爆发的高度。金标准RT-PCR测试的这些替代方案扩展了公共卫生社区可用的工具的曲目，并共同为病毒提供了速度，简单和深入知识的好处。

3月12日公布的多学科研究自然通讯该研究表明，一种名为逆转录环介导等温扩增(RT-LAMP)的检测方法可以使用简单的设备快速、准确地检测患者样本中是否存在SARS-CoV-2病毒，而第二种方法捕获病毒RNA并对其进行测序，使研究人员能够识别和跟踪变种的进化。研究人员进一步证明，总RNA测序可以洞察病毒序列进化以及人类对病毒感染的反应。

“我们正在进入一个新的快速准确工具的时代，可以告诉我们病毒变异的何时以及如何在特定人群中搬家，”世界定量预测和教授的国际倡议主任Christopher Mason博士博士博士威尔康奈尔医学的生理学和生物物理学。“我们希望我们的创新将像天气预报一样使用，以识别病毒爆发，改善追踪和追踪措施，以保护人们免受感染，改善患者的治疗干预措施。”

梅森博士在与基因组测试公司颜色和试剂供应商新英格兰Biolabs合作开发了RT-Lamp测试。单管测试通过从黄色至粉红色的颜色变化，揭示了大约30分钟的鼻咽拭子标本的阳性结果。与金标准逆转录聚合酶链反应（RT-PCR）试验相比，RT-LAMP测试显示敏感性为96％和99％的特异性。基于这些和其他结果，美国食品和药物管理局（FDA）发布了2020年5月快速诊断试验的紧急使用授权（EUA）。

RT-LAMP检测有可能大规模推广，它提供了标准RT-PCR检测的替代方法，后者使用的试剂在最初暴发高峰期间供应不足，以及不同的设备。

“该项目是临床病理实验室和威尔康尔医学的研究实验室之间的巨大合作，”Co-Senutions博士汉纳·莱纳特博士说，病理学和实验室医学教授和威尔康奈尔医学分子病理实验室主任Newyork-Presbyterian / Weill Cornell Medical Center。“我们能够使用我们在患者测试前两周的内部开发的内部RT-PCR试验快速使用Mason的实验室验证RT-Lamp测试。”

该团队确认RT-LAMP测试准确性的一种方法是将结果与他们与合成生物公司Twist Bioscience和基因组学和人工智能公司Biotia合作开发的另一种病毒检测方法的结果进行比较。这项技术结合了一种称为杂交捕获(hybrid capture)的方法，这种方法使用特别设计的“诱饵探针”捕获样本中的所有SARS-CoV-2 RNA，并通过下一代测序提供有关病毒株和已获得的任何突变的详细信息。3月24日，美国FDA发布了先进RNA测序平台的EUA，这是首个获得FDA EUA的SARS-CoV-2混合捕获和测序平台，也是首个获得FDA授权的基于云分析平台的测试。

梅森博士和他的同事们还开发了一个大规模的总RNA测序平台，使用了一种被称为“猎枪式RNA测序”的方法。在这种方法中，RNA样本的许多小片段被测序，并使用计算分析将数据映射到所有已知物种。他们使用该平台分析了从669名确诊或疑似COVID-19患者的样本中获得的所有人类、病毒、细菌、真菌和其他微生物RNA，这些患者于2020年3月至4月在纽约长老会医院/威尔康奈尔医学中心接受治疗。

这一分析让调查人员了解了SARS-CoV-2是如何影响人体的，因为这种新病毒正在迅速感染全世界的人。他们发现，SARS-CoV-2感染显著改变了757个基因的表达，并与患者的多种反应有关。干扰素途径(一个控制免疫反应的基因网络)中的特定基因(SHFL、IFI6、IFI27和IFIT1)在所有病毒载量水平上均上调，而且它们的表达也明显高于其他呼吸道病毒。嗅觉基因等其他基因表达降低，这有助于解释为什么嗅觉丧失(嗅觉丧失)是COVID-19的一种常见症状。

“我们合作一起快速生成和分析大量的数据,通常需要一个国际财团和一个更长的时间,”戈Imielinski博士说,文章的第二作者,病理学和实验室医学助理教授,Englander精密医学研究所的成员和桑德拉·爱德华·威尔康奈尔医学梅尔癌症中心。“我们对纽约市爆发的病毒起源和宿主反应的研究结果今天仍然有效。”

以来,研究人员观察到高病毒载量患者ACE2表达增加,和SARS-CoV-2使用ACE2受体进入细胞,然后调查病人是否经常服用药物hypertension-angiotensin-converting酶(ACE)抑制剂和血管紧张素受体阻滞剂(arb)是预防严重COVID-19发展。包括哥伦比亚大学瓦格洛斯外科医生学院生物信息学副教授尼古拉斯·塔托内蒂博士在内的研究团队，检查了在纽约长老会医院/威尔康奈尔医学中心和纽约长老会医院/哥伦比亚大学欧文医学中心治疗的5万多名患者的病历。他们观察到，服用ACE抑制剂或ARBs可降低COVID-19重症结局(包括插管和死亡)的风险。

在其样本中使用所有SARS-COV-2病毒的序列，该团队创造了一种遗传的“家谱”，以跟踪病毒随着时间的推移的地理演变。它们鉴定了一种以80％以上的样品，含有叫做疏水板20C的SARS-COV-2变体，与同一时期的其他研究一致。然而，他们还发现具有特定尖峰突变D614G的疏水板20C的不同子集，已知与原始病毒相比增加传播和感染性，但不会引起更严重的疾病，精炼以前的发现。首次在法国举报于2020年2月下旬，在3月份和4月20日期间，在美国东部和美国东部和西部地区占主导地位，但自3月以来，西欧的少数案件中普遍存在。

最后，这些变化基因表达和病人尸检肺组织损伤已被证实为样本使用新的RNA和蛋白质空间映射技术(GeoMx)领导从文章的第二作者Robert Schwartz博士,医学副教授胃肠病学和肝脏病学分部的威尔康奈尔医学和肝脏病学家在纽约长老会/威尔康奈尔医学中心,阿兰Borczuk博士和文章的第二作者,威尔康奈尔医学院病理学和实验室医学教授，纽约长老会医院/威尔康奈尔医学中心病理学家。

从大流行一开始，威尔康奈尔医学院的科学家就开展合作，共享信息，利用所有工具对付大流行。来自该研究的RNA-seq、空间和临床元数据在一个可搜索的在线研究门户网站上公开提供给研究社区:Weill Cornell Medicine COVID-19基因(COVIDgenes Database)。

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