基于快速抗原检测的社区监测网络：加州公共卫生站点SARS-CoV-2基因组流行病学创新实践

本研究创新性地利用加州142个公共检测点的COVID-19快速抗原检测（WGS）阳性样本开展全基因组测序，4个月内成功获得14,088条病毒基因组（成功率92.9%），占同期全美序列的2.7%。该模式显著提升偏远地区（如RANCHO区域69%序列来源）监测能力，将变异株检测阈值降至0.07%（95%CI），为呼吸道病原体社区监测提供范本。

　　

引言
COVID-19大流行凸显了基因组监测对识别SARS-CoV-2变异株的关键价值。加州公共卫生部（CDPH）通过COVID-19检测工作组建立了覆盖全州的免费公共检测网络California COVIDNet。随着2022年5月检测策略从分子检测转向快速抗原检测，该项目创新性地利用抗原检测阳性样本进行全基因组测序（WGS），解决了样本来源减少的难题。

方法
检测网络覆盖142个站点、43个县，采用标准化流程：阳性鼻咽拭子置于DNA/RNA Shield保存液（Zymo Research），3天内运送至UC Davis基因组中心。RNA提取使用Quick-DNA/RNA Viral Kit，采用IDT xGen SARS-CoV-2扩增子Panel建库，在AVITI或Illumina平台测序。成功测序标准为≥83%参考基因组覆盖度和20x测序深度。数据经Theiagen Genomics分析后提交GISAID等数据库。

结果
2022年8-12月期间：

1. 检测效能：共检测217,092例，阳性率21.4%（46,048例），其中30.4%阳性样本（14,088例）成功获得基因组序列，周均636例。
2. 测序质量：整体成功率92.9%，Ct值14-19样本经1:30稀释后效果最佳。
3. 地理覆盖：在偏远地区（RANCHO）贡献该区域69%的序列，将变异检测阈值从18%降至5.2%。
4. 时效性：样本采集至数据报告中位时间22天（IQR 18-29天）。
5. 成本构成：单样本测序成本约120美元，其中文库制备占85美元。

讨论
该实践证实：

1. 抗原检测样本适用于大规模基因组监测，突破传统分子检测局限
2. DNA/RNA Shield保存液有效维持RNA稳定性（灵敏度250 copies/mL）
3. 社区检测网络显著提升偏远地区监测代表性
4. 检测阈值公式（Detection Threshold = 1–(1-[confidence])^(1/n)）指导下的采样策略优化
5. 为流感等呼吸道病原体监测建立可推广模型

创新价值
研究创建了"社区检测-样本保存-中心化测序"的新型监测范式，其核心突破在于：

1. 首次实现抗原检测样本的大规模基因组监测
2. 建立室温样本保存运输的标准化流程
3. 通过检测阈值模型动态调整采样策略
4. 在资源有限区域实现69%的序列贡献率

该模式为未来新发传染病监测提供重要技术储备，特别在即时检测（POCT）与基因组监测的整合方面具有示范意义。