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众志成城 打赢“新型冠状病毒肺炎”防控阻击战 ——上海人类基因组研究中心科研一线风采录
来源: | 作者:林颖 | 发布时间: 2020-03-24 | 957 次浏览 | 分享到:

2020是不平凡的一年,突如其来的新型冠状病毒感染肺炎疫情以惊人的速度开始在武汉蔓延并极快的辐射全国,让本该热闹的中国年变得很不一样。原本喜气洋洋的街道变得冷冷清清,口罩成为了大家一件时髦的装扮,很多高速公路都已经封路,武汉这座城市也在年前采取了封城的措施。面对疫情,疾控中心、临床医护人员和科研工作者等各行各业的人,纷纷支援武汉,通过各种渠道,利用各种形式,为战胜疫情奉献自己的一份力量。

作为曾经参与过2003年非典时期SARS冠状病毒测序的研究机构,上海人类基因组研究中心的领导和职工也异常关注这场疫情,并迅速行动起来。中心不仅与安徽安龙基因合作开展了检测试剂盒的研发,并在赵国屏院士指导下,积极参加到由上海交通大学医学院上海市免疫学研究所、复旦大学上海公共卫生临床中心等单位联合开展的“2019-nCoV感染肺炎的发病和转归机制及其防治策略应急研究”的项目中,项目于2020128日通过了临床研究伦理审查,并于2020129日在复旦大学上海公共卫生临床中心明确了中心参与项目数据分析的任务。

    131日,中心拿到了第一批上海2个病人的测序数据。虽然处在假期当中,又是防疫情况最为危急的时刻,但是,组学平台分析人员朱永强立即采用居家办公、远程操作的模式,迅速对2个样本的测序数据进行了生物信息学分析。由于数据是咽拭子样本的转录组测序数据,病毒含量较低,最初采用的trinity软件运算速度很慢。为了尽快了解病毒突变位点信息,朱永强采用newbler软件的mapping功能做了突变分析,在两个样本中分别找到了4个相同的突变信息。对于组装软件运算太慢的问题,朱永强查阅了第一个2019-nCoV病毒测序的文献,发现他们除了采用trinity软件组装外还使用了一款组装宏基因组的软件megahit。因此朱永强随即安装软件,测试了megahit的效果,发现可以拼装得到完整的病毒序列,决定将后续组装软件确定为megahit。同时,根据后续分析需要确定低频突变的需求,朱永强又反复测试了bowtie2samtoolsVarScan三个程序给出的分析结果,确定了数据分析的最终流程。目前已经按照这套流程完成了超过100例样本的数据分析工作。在分析过程中,朱永强还比较分析了使用第三代测序技术Naropore获得的病人样本数据,发现Naropore获得的数据碱基错误率较高,分析结果显示测序覆盖度不够,最终确定该方法不适合新冠病毒的测序分析。

随后,中心组学平台进一步参与了已有病毒样本的进化分析工作。分析人员宋思超22日起开始远程办公,进行数据下载工作,收集并整理了新冠病毒、SARSMERS和其他蝙蝠冠状病毒的序列,截取了每个病毒序列中各自的基因序列和氨基酸序列,并将这些数据用于构建进化树,得到了进化树图谱,确定了各类冠状病毒之间的亲缘关系。之后又加入了两位上海病人的病毒序列,再次构建进化树,并于当天完成。在210日张江园区开放后,因为远程办公软件对网速的限制,宋思超在做好自我防护的前提下,每天独自来中心进行相关数据分析工作。由于网络条件不足,导致下载冠状病毒原始数据受阻,宋思超二话不说,自费购买了代理服务,确保了数据分析工作的顺利完成。经过对比linux系统和dos系统,确定了可以用dos系统加代理的模式稳定高速下载NCBI网站上的SRA数据,进一步确保了数据分析的进度。

    科研与疫情在赛跑,实验室也成了疫情防控的特殊战场,与医护人员忙碌的救治工作相比,这里或许是另一个同样重要的但却是静悄悄的战场。210日,组学平台专门负责RNA文库构建的梅夏夏收到通知,要在第二天处理5个疑似新型冠状病毒感染肺炎患者的咽拭子RNA,进行测序文库的构建。这对从未接触过新型冠状病毒的梅夏夏来说,是一种巨大的考验;不仅要确保宝贵的实验样本的建库成功,更要克服面对高致病性病毒样本的心理压力:内心害怕、家人担忧。但她没有推辞和退缩,在紧迫的时间里,迅速优化了微量(Pico input Total RNA)建库试剂盒的操作流程,并做好了试剂的准备。211日,梅夏夏就进入了P2实验室,穿着隔离防护服、戴着口罩和护目镜,在生物安全柜内开始“2019-nCoVRNA的操作。经过连续2天的实验,克服了实验室中的低温、呼吸不畅等问题,顺利完成了建库工作,后续测序结果中也成功检测出2019-nCoV序列。目前,梅夏夏已经完成了9个样本的建库工作,并优化了建库流程,确保了此类工作在以后的顺利展开。

2月中旬,中心组学平台收到多家医院检验科的求助信息,希望能够对他们荧光定量PCR检测时的弱阳性样本进行测序验证,以帮助判断检测的准确性。由于医院要求3天内拿到测序结果,因此这项工作交给了组学平台具有丰富建库经验的王丽珺负责。正处于疫情最严重的时刻,即使是在生物安全柜中操作,对王丽珺来说依然是有着巨大的心理压力;但秉承着坚守和奉献的职业精神,王丽珺毫不犹豫的接过了这项任务。医院的qPCR阴性或者弱阳性样本的样本量极少,浓度低,基本达不到正常的实验要求;但王丽珺深知医院样本来之不易,她根据平时的经验,马上优化实验步骤,注意各类细节,成功完成了建库工作,最终获得了满意的数据。因此,自2020219日完成第一批10个样本的建库测序后,合作医院又陆续送来了3批近100个样本;而王丽珺也都在1天的时间内完成了建库工作,获得了临床合作方的好评。

由于测序时间的紧迫性,在评估了各种测序平台后,我们最终选择了miniseq系统,以确保在24小时内产出数据。作为中心miniseq测序平台技术骨干的袁文涛,克服了疫情期间工作的各种不便,确保了每次样本都能及时上机,并在第二天顺利拿到区分好的数据。

在这场没有硝烟的人类抗击疫病的战斗中,中心科研人员在做好本职工作的同时,积极投身于抗疫防疫一线,特别是直接参与了新冠病毒基因测序和分析的上述5位同志,顽强拼搏,攻坚克难,出色地完成了各项任务,充分展现了中心新一代科技工作者勇于担当、主动作为和无私奉献的精神!他们是中心全体同仁的骄傲和学习榜样!