利物浦致力病原体分析，以应对全球流行病

由利物浦大学和厄尔汉姆研究所领导的一个全球科学家联盟标志着一个重要的里程碑，它为低收入和中等收入国家(LMICs)的科学家提供了廉价和可获得的方法来对大量细菌病原体进行测序——每个基因组的成本不到10美元。
在全球冠状病毒基因组监测受到关注之际，各国通过低成本和快速全基因组测序(WGS)作出贡献的能力变得越来越重要。发表在《基因组生物学》上的方法可以应用于大量的细菌病原体，并将加强全球研究合作，以应对未来的流行病。
在过去的十年中，WGS彻底改变了对微生物流行病的认识。WGS数据可用于监测、功能基因组学和探索病原体进化，促使公共卫生和研究科学家采用基于基因组的方法。
数千种微生物的基因组测序仍然很昂贵——主要是因为与样本运输和DNA文库构建相关的成本——而对关键病原体基因组序列收集的需求近年来大幅增长。
到目前为止，大规模的细菌基因组项目只能在世界上少数几个测序中心进行。通过这项研究，科学家团队已经设法使这项技术进入世界各地的实验室。
“自第一个细菌基因组测序以来，已经过去了26年，现在可以大规模地对细菌分离株进行测序。然而，该研究的作者、厄尔汉姆研究所主任尼尔·霍尔教授说，低收入和中等收入国家的科学家获得这种改变游戏规则的技术仍然受到限制。
“病原体基因组分析领域‘民主化’的需要促使我们开发了一种新的策略，与面临经济挑战的国家的合作者一起对数千种细菌分离株进行测序。”
10 k沙门氏菌菌株
这项大规模的基因组测序计划是由全球1万个沙门氏菌基因组研究联盟(10KSG)和来自16个国家的科学家牵头，重点研究肠道沙门氏菌，这是一种具有全球意义的病原体，可导致感染和致命疾病。
10KSG的目标是使低收入和中等收入国家更容易获得基因组数据，特别是因为撒哈拉以南非洲的沙门氏菌死亡率特别高。了解大量此类细菌菌株的基因构成是当务之急，该项目对来自非洲和拉丁美洲的10,000个沙门氏菌基因组进行了测序和分析。
该研究人员的创新WGS方法旨在简化细菌的大规模采集和基因组测序，并在不到一年的时间里收集了来自中低收入国家超过10400个临床和环境细菌分离株的遗传材料。
样本物流管道由利物浦大学开发，通过在环境条件下将热灭活的细菌分离物作为“热分解物”从世界各地运送到英国来优化。随后，在Earlham研究所使用独特的LITE协议对菌株进行了测序——这是一种低成本、低输入的快速基因组测序自动化方法。总的来说，基因文库的构建和DNA测序生物信息分析的完成，每个基因组的总试剂成本不到10美元(约7.50英镑)。
微生物发病机理教授、研究作者、利物浦大学的Jay Hinton说:“LMI国家的公共卫生研究人员面临的最重大挑战之一是如何获得最先进的技术。由于后勤和经济方面的综合原因，与严重细菌疾病负担最大相关的区域并未从广泛提供WGS中受益。10,000个沙门氏菌基因组项目就是为了开始解决这种不平等。”
利物浦大学博士后研究助理、研究作者Blanca Perez Sepulvea博士领导了全球样本收集、优化和分析，他补充说:“大规模基因组测序和细菌病原体分析的采用将是LMI国家公共卫生和监测的一项巨大资产。在这里，我们已经建立了一个高效且相对廉价的管道，用于在全球范围内收集和测序细菌基因组。”
致命的细菌
非伤寒沙门氏菌(NTS)已广泛与人类小肠结肠炎有关，这是一种与食品生产工业化有关的人畜共患病。由于人类小肠结肠炎病例的规模和对食品安全的担忧，沙门氏菌的基因组序列比其他任何属都要多。
近年来，NTS血清型、鼠伤寒和肠炎的新谱系已被认为是侵入性血流感染(iNTS疾病)的常见病因，每年导致全球约7.7万人死亡。
大约80%因intts疾病而死亡的病例发生在撒哈拉以南非洲地区。由于基因降解，改变的原噬菌体序列和新的多药耐药质粒，可以通过基因组学鉴定负责血液感染的新沙门氏菌谱系。
尼尔·霍尔教授补充说:“2021年，公开可获得的沙门氏菌测序基因组数量达到35万个，可以从几个在线存储库获得。然而，在LMI国家对沙门氏菌感染进行了有限的基于基因组的监测，现有的数据集不能准确地代表目前在世界各地造成疾病的沙门氏菌病原体。”
全球管道
厄勒姆研究所的博士后科学家Darren Heavens博士开发了全基因组测序管道，他说:“我们认为有必要简化和扩大对来自非洲和世界其他地区的沙门氏菌的基于基因组的监测，包括与人类侵入性疾病和肠胃炎有关的分离株，并扩大到来自动物和环境的细菌。
“我们的研究计划是一种成本效益高、功能强大的工具，可从LMI国家获得细菌基因组数据，以便对分离株的流行病学、耐药性和毒力因素进行调查。”
发展全球10KSG联盟，来自16个国家的25个机构、研究和参考实验室的合作者参与其中。10KSG的成员提供了来自51个中中等收入国家和地区的10419个分离菌，包括7个细菌属:不动杆菌属、肠杆菌属、克雷伯氏菌属、假单胞菌属、志贺氏菌属和葡萄球菌属，协调样本收集和将在英国进行测序的材料的运输。
Hall教授说:“有限的资金资源使我们设计了一种基因组方法，确保准确的样本跟踪和捕获单个细菌分离物的全面元数据，同时将联盟的成本保持在最低水平。”该管道简化了从中低收入国家大规模收集和测序样本的工作。一个关键的推动因素是促进WGS的获取，并允许世界范围内的合作，以生成一组信息丰富、功能强大的基因组数据。”