基于Nanopore MinION Mk1C的长片段扩增测序技术：SARS-CoV-2快速基因组监测与医院暴发溯源的高效解决方案

为解决SARS-CoV-2基因组监测时效性不足与医院暴发响应滞后问题，西班牙Germans Trias i Pujol医院团队对比了Nanopore MinION Mk1C与Illumina MiSeq平台的长/短片段扩增测序性能。研究表明，Nanopore在保持99%基因组覆盖度的前提下，将周转时间缩短1.3-4.1倍，成本降低4.5倍，且PANGO分型一致性达99.4%，为快速暴发干预提供了可靠技术路径。

　　

随着COVID-19大流行持续，SARS-CoV-2的快速变异对全球公共卫生构成持续威胁。基因组监测成为追踪病毒进化的关键手段，但传统Illumina测序存在周转时间长（10-15天）、批量灵活性差等问题，难以满足医院暴发等紧急场景的时效需求。西班牙巴塞罗那Germans Trias i Pujol医院（Germans Trias i Pujol Hospital）的临床微生物团队通过系统比较Nanopore MinION Mk1C与Illumina MiSeq平台，为这一难题提供了创新解决方案。

研究采用回顾性对照设计，对183份临床样本（含89份医院暴发样本和94份监测样本）同步进行长片段（1200bp，29扩增子）Nanopore测序和短片段（400bp，99扩增子）Illumina测序。关键技术包括：1）Midnight RT-PCR扩增与Rapid Barcoding建库；2）MinION Mk1C实时测序与R9.4.1流动池；3）Illumina MiSeq双端150bp测序；4）nf-core/viralrecon生物信息学分析流程。

3.1 合成对照样本比较

两种技术对Delta（B.1.617.2）和Omicron（BA.2）合成对照的测序深度分别为867×/367×和1022×/558×，均未检测到SNP差异，证实基准一致性。

3.2 临床样本性能

在158份合格样本中，Nanopore与Illumina的基因组覆盖度均为99%，但平均深度较低（556.5× vs 989.8×）。关键发现包括：

• 分型一致性：157/158样本（99.4%）PANGO分型完全一致，仅1例BA.2/BA.2.9分歧源于Nanopore缺失两个关键突变位点。

• INDEL差异：Nanopore特异性检出BA.1特征性缺失（22,194-22,196）和插入（22,204），以及Omicron 28,362-28,370缺失。

3.3 暴发分析效能

采用≤2-SNPs阈值时，Nanopore将Illumina判定的单一暴发集群（C1）精准拆分为BQ.1.1.15（C1.1）和BQ.1.1（C1.2）两个亚群，与流行病学数据高度吻合，显示更高分辨力。

3.4 时效与成本

Nanopore将96样本批次的周转时间从5个工作日压缩至2天，暴发样本分析提速4.1倍。成本分析显示，Nanopore单样本费用仅为Illumina的1/4.5（考虑流动池复用）。

该研究证实，Nanopore MinION Mk1C在保持临床级准确性的前提下，显著提升了SARS-CoV-2监测的时效性与经济性。其长读长优势可捕捉复杂基因组变异，而实时测序特性支持动态调整运行参数，特别适合医院暴发的快速溯源。随着R10流动池与Q20+化学技术的应用，Nanopore有望进一步缩小与Illumina在灵敏度上的差距，成为后疫情时代病原体基因组监测的主流选择。研究为临床实验室技术选型提供了关键证据链，推动感染防控从"被动响应"向"主动预警"转型。