从灵长类动物模型到SARS-CoV-2测序和检测

随着SARS-COV-2病毒在2020年初在世界各地传播,许多研究人员转向了他们的重点,以支持全球努力解决挑战。对于威斯康星大学的两位教授,他们的努力从动物模型开始研究致病性,并扩大到大规模的SARS-COV-2测序和Covid-19测试项目中。

病毒学家大卫和谢尔比奥康纳(沿着Mendota湖跑步)在SARS-COV-2测序和Covid-19测试中进行了广泛的工作

“成为这一领域的科学家给出了一种宗旨,也具有义务和责任感,”大卫奥康诺,博士说。“你总是想觉得你待在那里。”

将重点转向COVID-19

威斯康星州威斯康星州威斯康星州国家热情研究中心的威斯康星州民族灵长类动物研究中心的大卫和配偶Shelby O'Connor。

大卫和谢尔比是长期协作小组的一部分,这些集团在艾滋病病毒和结核病等传染病的动物模型中工作。多年来,该团队有时已经转移了重点,以解决新兴威胁。例如,当Zika病毒在2015年升级到流行病时,他们支持使用灵长类动物在怀孕期间研究Zika病毒的模型来支持全球研究工作。

2020年初,中国传出新冠肺炎疫情的消息时,大卫正在南非。他给谢尔比打了电话,开始讨论他们的实验室小组该如何参与应对。

“1月22日nd是我们开始思考这个问题的那一天,”David说,“在几周内,我可以说它占据了我们50%或更多的脑力带宽。”

他们开始使用自己最熟悉的动物模型,在非人灵长类模型中开发系统,以研究SARS-CoV-2的发病机制。这项工作让他们一直忙碌着,直到3月初,新冠肺炎在华盛顿州麦迪逊市开始出现社区传播。大卫说,到那时,这几乎是一个24小时的工作。

“有些夜晚,[uw教授和合作者]汤姆弗里德里希,谢尔比,或者我会在实验室到早上两点。这是一个违反时间的种族,从那时起,这是一项全能的努力。“

在接下来的几个月里,O'Connor扩大了他们超越动物模型的焦点。作为病毒学家,他们意识到他们有技能和知识对他们的社区产生积极影响。大卫说,他是通过访问世界一流的Rakai健康科学计划的启发,是艾滋病毒研究的领先机构之一。他注意到在需要完成工作时,每个人都在录取。

“你可以成为临床医医的主任,但如果汽车没有开始,你必须改变电池,”大卫说。“每个人都不得不扮演他们的部分,无论如何。所以,当我们自己的社区中有病毒......我们看着需要完成的重要事项并说,“我们可以这样做。”

谢尔比·奥康纳(Shelby O'Connor)从事COVID-19抗原检测工作

如今,David的团队已经在3,500多个病毒样本中进行了测序。大卫和谢尔比也一直在共同努力,促进麦迪逊区的K-12学校的Covid-19测试。在许多方面,Covid-19已经成为O'Connor的全职工作,但两者都说他们很高兴推动前进。

“你必须倾听专家,”谢尔比说,“但我们认识到你不必成为一切有关的专家。”

SARS-CoV-2测序

David在过去一年中最大的项目之一一直在跟踪SARS-COV-2在时间和空间中的变化。David的团队与Tom Friedrich的实验室合作,一直在测序SARS-COV-2病毒基因组,从Dane County,Wi中的阳性测试样品中提取。

SARS-CoV-2基因组由大约29,900个RNA碱基组成。这些碱基包含了组装病毒每个片段的指令——刺突蛋白,它让病毒与其他28种已知蛋白质一起进入宿主细胞。

当病毒复制时,有些机会将不正确复制任何数量的基础。引入的每个突变可能导致表型的变化。这些变化可能导致生物效应,例如在英国出现的SARS-COV-2的B.1.1.7变体的增加的传播性,或对南非B.1.351变种的某些疫苗的敏感性降低。

然而,甚至对人类健康没有明显后果的突变可能有助于理解大流行。

“测序提供了一种指纹,可以让你穿越时间和空间跟踪病毒,”大卫说。“比如,你可以弄清楚密尔沃基的序列和麦迪逊的序列在《在家更安全》的序列前后是如何相互比较的。我们去年就这样做了。事实证明,在《在家更安全》(Safer At Home)期间,麦迪逊病毒留在了麦迪逊,密尔沃基病毒留在了密尔沃基。在威斯康辛州最高法院推翻该法案后,你可以看到更多的病毒混合。”

团队使用一个Maxwell®RSC 48仪器提取病毒RNAMaxwell®RSC病毒总核酸纯化试剂盒准备他们的样品,然后在牛津纳米孔平台上进行测序。他们目前每周能处理大约200个样品。自大流行开始以来,他们已经对戴恩县大约5%的阳性检测样本进行了测序。这与全国平均水平低于0.5%相比是一个巨大的增长。

“人们会说,”你这样做是为了研究还是为了公共健康?“,这就像,是的!”大卫说。“我们想了解病毒,但生成序列的行为同时具有公共卫生价值。”

David O'Connor从事COVID-19抗原检测工作

大卫和他的团队与其他研究人员和官员合作,比较排序数据并监测病毒在威斯康辛的变化。在一起,他们一直在追踪整个威斯康星州的病毒变体,并密切关注诸如诸如的变体B.1.1.7。David是2月初在沃克斯县发现的一八一B.1.1.7的案件时首次通知。

“如果没有公共卫生投入,如果没有我们的测试实验室合作伙伴,我们就无法做到这一点,”大卫说。“这真的是一个巨大的社区努力。”

随着美国为病毒排序分配更多资源,该社区努力将在未来几个月中增长。2020年2月4日,威斯康星州参议员Tammy Baldwin介绍立法提供20亿美元的CDC,其目标是从美国的Covid-19感染的15%测序SARS-COV-2基因组。

“我们预期前进的蒸汽越来越坚定,”大卫说,持续需要持续需要病毒排序。“

COVID-19与开放科学

O'Connor和Friedrich Labs生成的所有测序数据都可用开放式门户。门户还包含来自团队正在处理的其他四个与其他相关举措的广泛协议和数据,包括用于发病机制的动物模型。这种公开科学的做法是他们多年来所做的事情,他们认为对科学界有价值。

“我们在寨卡病毒期间开始分享我们的数据,”大卫说。“谢尔比和我在巴西工作了很长一段时间,所以我们能够获得一些最初的数据。我们决定开放它,以便其他刚刚开始计划的人能够从我们的数据中获益。因此,当我们开始研究COVID-19时,我们基本上会遵循相同的模板,这就成为了一个合乎逻辑的延伸。”

David和Shelby俩都说他们鼓励在Medrxiv和Biorxiv等预印的服务器中发布工作的趋势。他们俩都相信科学整体趋势更加开放。他们还认为,在近期分享他们的数据已经推动他们整体上的工作更好。

“在我们在线提出内容之前,我们必须确保我们对世界上的任何人都可以看到它。有时这意味着我们必须非常严格地了解我们所说的,“谢尔比说。

大卫和谢尔比o'connor在雪日享受户外活动

尽管过去一年的挑战和独特的经历,大卫和谢尔比说,他们受到鼓舞,继续支持研究工作和他们社区的安全。

“它可以在情绪上疲惫,”谢尔比说。“有些事情我从未想过一年前我会做的。我记得下雨时坐在面包车的一个宿舍外,只是等着得到样本。“

“但这是值得的,”她说,大卫点头同意。“我们前进。”


Promega很自豪地支持调查SARS-COV-2的研究人员,并帮助克服Covid-19大流行。要了解更多信息,请访问我们的资源病毒研究和疫苗开发或者查看公司责任报告概述Promega产品在大流行期间如何在关键研究中使用。


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Jordan Villanueva在2017年加入Promega之前研究了西北大学的书写和生物学。作为一个科学作家,他对科学的人类最感兴趣 - 这些故事和人们背后的文章背后的人。研究兴趣包括免疫学和神经科学,以及Covid-19大流行。当他没有工作时,约旦喜欢转向酵母烘焙进入科学。这只是一种酵母和乳酸菌的共生文化,右图?

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