捷克共和国SARS-CoV-2分子监测网络的建立与变异株传播动态分析(2021-2022)

【字体: 时间:2025年06月05日 来源:Scientific Reports 3.8

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  本研究针对COVID-19大流行期间病毒变异监测的迫切需求,由捷克国家公共卫生研究院等机构联合开展,通过建立全国性分子监测网络(COG-CZ),整合全基因组测序(WGS)和变异鉴别PCR(VD-PCR)技术,系统追踪了Alpha、Delta和Omicron变异株的时空传播特征。研究发现VD-PCR可在48小时内完成81.5%样本的快速筛查,而WGS成功捕获了AY.20.1等地域性变异株的社区传播,为公共卫生决策提供了关键数据支持。该研究发表于《Scientific Reports》,为未来疫情监测提供了技术范式和改进方向。

  

COVID-19大流行期间,病毒变异株的快速出现对全球公共卫生体系构成持续挑战。捷克共和国在2021年初面临严峻疫情,Alpha变异株导致该国成为全球人均感染率最高的国家之一,而当时疫苗覆盖率不足15%。传统流行病学措施难以应对病毒进化带来的免疫逃逸和传播力变化,亟需建立高效的分子监测系统。这一背景下,由捷克国家公共卫生研究院、捷克科学院分子遗传学研究所等机构组成的研究团队,开展了全国性SARS-CoV-2基因组监测研究,旨在通过多技术联用揭示变异株传播规律,为疫情防控提供科学依据。

研究团队采用三种关键技术:1) 被动/主动/哨点监测结合的样本采集系统,通过ISIN算法优先选择感染集群、疫苗突破病例等高风险样本;2) 变异鉴别PCR(VD-PCR)快速筛查刺突蛋白关键突变(如E484K、L452R),覆盖115万份样本;3) 全基因组测序(WGS)使用Illumina、牛津纳米孔等技术平台,对5.6万份样本进行高通量测序,数据通过GISAID全球共享。

主要研究结果

变异株时空传播特征
通过分析56,033条GISAID序列,研究发现Alpha变异株在2021年3月完全取代了本土B.1.258谱系,而Delta变异株在6月成为主导。WGS揭示了地域性变异株AY.20.1在南摩拉维亚地区的局部流行(占该谱系全球93.9%的病例),证明区域性传播链的存在。

监测技术效能比较
VD-PCR在Delta/Omicron转换期实现81.5%样本48小时内出结果,与WGS的一致性达93.6%。但早期对Alpha变异株的误判率达18.1%,凸显突变检测组合优化的必要性。WGS虽耗时较长(中位25天),但能识别VD-PCR无法检测的新突变组合,如发现Delta变异株特有的S:K1255N短暂共现突变。

公共卫生干预关联性
超额死亡率分析显示,Alpha流行期间峰值达67.8%,与低疫苗接种率(14.5%)相关;而Omicron流行期尽管日感染超4万例,死亡率仅6%。基因组数据直接指导了旅行限制调整和疫苗策略优化,如2021年6月起推行疫苗通行证政策。

结论与展望
该研究建立了捷克首个全国性病毒基因组监测网络,证明多技术联用对疫情响应的互补价值:VD-PCR实现快速筛查,WGS提供深度进化洞察。研究发现地域性变异株的局部传播可能成为新毒株的孵化器,强调持续监测的必要性。作者建议未来需优化样本物流、缩短WGS周转时间,并将监测网络制度化以应对新发传染病。这些经验为全球公共卫生基因组学提供了重要参考。

研究局限性包括早期部分地区测序覆盖不足,以及VD-PCR试剂突变组合的时效性限制。但通过捷克COVID-19基因组联盟(COG-CZ)的协同努力,该成果为《Scientific Reports》提供了大流行应对的珍贵技术蓝本。

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