توالی یابی نسل جدید برای تشخیص عفونت sars-cov-2

توالی یابی نسل جدید (ngs) یک فناوری توالی یابی موازی انبوه است که توان عملیاتی، مقیاس پذیری و سرعت فوق العاده بالایی را ارائه می‌دهد. این فناوری برای تعیین ترتیب نوکلئوتیدها در کل ژنوم یا مناطق هدف dna یا rna استفاده می شود. ngs علوم زیستی را متحول کرده است و به آزمایشگاه‌ها اجازه می‌دهد تا کارهای متنوعی را انجام دهند و سیستم‌های بیولوژیکی را در سطحی که قبلاً ممکن نبوده مطالعه کنند. تکنولوژی توالی یابی نسل جدید در بسیاری از آزمایشگاه‌ها در سرتاسر جهان برای بررسی‌های ساختمان ژنتیکی به کار می‌رود اما تاکنون این تکنولوژی در تشخیص بیماری‌های عفونی به ندرت مورد استفاده قرارگرفته است. اکثر روش‌های توالی یابی نسل جدید مبتنی بر فرآیند خاتمه زنجیره هستند. بدین ترتیب که با اضافه کردن دی دئوکسی نوکلئوتید لیبل شده با فلوئورسانت واکنش pcr خاتمه می‌یابد و خوانش توالی صورت می‌گیرد. این تکنولوژی امکان نقشه برداری کل ژنوم را با هزینه مقرون به صرفه ارائه می‌دهد. در حال حاضر پاندمی کووید 19 و ویروس سارس کروناویروس 2 عامل این بیماری که دارای تغییرات ژنومی زیاد است و باعث رخداد‌های غیر معمول در بالین می‌شود بیش از پیش توجه دانشمندان را به سمت سطوح بالاتری از بررسی‌های ژنتیکی جلب نموده است. تکنیک توالی یابی نسل جدید در به دست آوردن اطلاعات ضروری در مورد یک پاتوژن در ابتدای شیوع عفونی مفید است و می‌تواند به عنوان یک روش تشخیصی برای عفونت کووید 19 استفاده شود و همچنین می‌تواند در شناسایی دقیق عفونت همزمان در بیماران کووید 19 مفید واقع شود. اپیدمیولوژی ژنومی سارس کوروناویروس 2 منجر به شناسایی چندین جهش از سویه اصلی ووهانسارس کوروناویروس 2 شده است. در طول بهار سال 2020، یک جهش غیر مترادف که منجر به جایگزینی پروتئین d614g در اسپایک ویروس می‌شود در توالی‌های گزارش‌شده غالب شد و در نتیجه میل ترکیبی بالاتر برای گیرنده ace2، تکثیر ویروسی را تقویت کرد. از تابستان 2020، ظهور انواع اصلی ویروسی مشاهده شده است. مشخص شده است که این گونه‌ها مسئول اپیدمی‌های متوالی در مناطق مختلف جغرافیایی هستند. موارد عفونت مجدد با ژنوتیپ‌های سارس کوروناویروس 2 متفاوت از ژنوتیپ هایی که برای اولین بار بیماران را آلوده کرده‌اند نیز ثبت شده است. به منظور ردیابی تکامل ویروس در طول زمان، بسیاری از آزمایشگاه‌ها ژنوتیپ ویروس را بررسی کرده‌اند. آزمایشگاه‌های مجهز به قابلیت توالی یابی کل ژنوم، تعداد زیادی جهش را گزارش کرده‌اند که در طول زمان افزایش یافته است. با این حال، تفاوت‌های قابل توجهی بین کشورها وجود دارد و در برخی موارد هیچ پایگاه داده‌ای در مورد ویروس‌های در گردش وجود ندارد. تجزیه و تحلیل جهش‌های سارس کوروناویروس 2 به ویژه زمانی که اپی‌توپ‌های دخیل در القای پاسخ‌های ایمنی میزبان را تحت تاثیر قرار می‌دهند بسیار مهم است، زیرا ممکن است منجر به فرار ایمنی، با پیامدهای بالقوه برای اثربخشی واکسن (و ایمونوتراپی) شود. چنین رویدادی می تواند برای یک منطقه جغرافیایی مشخص، شاهدی از افزایش انتقال مرتبط با یک سری جهش‌های مرتبط با عملکرد باشد. گونه‌های سارس کوروناویورس 2 با داشتن مجموعه‌ای از جهش‌های مرتبط با پاتوژنز ویروس تعریف می‌شوند و بسیاری از گونه‌های آن اکنون توسط سازمان جهانی بهداشت و سایر آژانس‌های بهداشت عمومی در سراسر جهان به دقت تحت نظارت هستند . واریانت‌ها ممکن است مستقیماً با دودمان مطابقت داشته باشند زیرا با شرایط یکسان گسترش می‌یابند، اما برخی از گونه‌ها اینطور نیستند (مثلاً b.1.1.7  e484k یک واریانت است، اما با یک اصل و نسب خاص مطابقت ندارد زیرا بارها به طور مستقل تکثیر شده است). تعدادی از انواع نگران کننده  (vocs) توسط who ثبت شده است، که میتوان به واریانت آلفا (b.1.1.7)، با 23 جهش (13 جهش غیر مترادف، چهار حذف و شش جهش مترادف)، و با قابلیت انتقال بیشتر و افزایش مرگ و میر ؛ و واریانت بتا (b.1.351)، گاما، دلتا و امیکرون ba1 و ba2 با 30 جهش در اسپایک اشاره نمود. برخی از همین جهش‌ها اخیراً نیز با اثربخشی کم واکسن مرتبط دانسته شده‌اند. همچنین از انواع واریانت‌های مورد توجه (vois) میتوان به مو و لامبدا اشاره کرد. رخداد عفونت‌های همزمان باکتریایی و ویروسی مرسوم است و شناخت عفونت همزمان در به کار گیری پروسه درمان مناسب برای غلبه به بیماری می‌تواند کمک کننده باشد. توالی یابی نسل جدید شامل تکنیک های مختلفی میباشد که می توان به ,illumina ,ion torrent ,target enrichment ,nanopore metagenomics shotgun metagenomic اشاره کرد. این تکنیک‌ها به‌عنوان رویکردی جدید در تشخیص کرونا ویروس‌ها محسوب می‌شوند .

next generation sequencing for diagnosis of sars-cov-2 infection

nextgeneration sequencing (ngs) is a massive parallel sequencing technology that offers ultrahigh throughput, scalability, and speed. this technology is used to determine the order of nucleotides throughout the genome or target regions of dna or rna. ngs has revolutionized the biological sciences, allowing laboratories to perform a variety of applications and study biological systems at a level that was not previously possible. next generation sequencing technology is used in many laboratories around the world to study genetic structure, but so far this technology has rarely been used to diagnose infectious diseases. most next generation sequencing methods are based on the chain termination process. thus, with the addition of deoxynucleotide labeled with fluorescent ends the pcr reaction and sequence reading is performed (1). this technology makes it possible to map the entire genome at an affordable cost. currently, the covid19 pandemic and sarscov2, the causative agent of this disease, which has many genomic changes and causes unusual occurrences in the clinic, has increasingly attracted the attention of scientists to higher levels of genetic studies (2, 3). the next generation sequencing technique is useful in obtaining essential information about a pathogen at the beginning of an infectious outbreak and can be used as a diagnostic method for covid19 infection (4) and can also be useful in accurately identifying concurrent infections in covid19 patients. the genomic epidemiology of sarscov2 has led to the identification of several mutations in the wuhan sarscov2 strain. during the spring of 2020, a nonsynonymous mutation leading to the replacement of the d614g in spike protein dominated the reported sequences, resulting in a higher affinity for the ace2 receptor, enhancing viral replication. since the summer of 2020, the emergence of major viral variants has been observed (5). these variants have been shown to be responsible for successive epidemics in different geographical areas. cases of reinfection with sarscov2 genotypes different from genotypes that first infected patients have also been reported (6). in order to track the evolution of the virus over time, many laboratories have examined the genotype of the virus. laboratories equipped with the ability to sequence the entire genome have reported a large number of mutations that have increased over time. however, there are significant differences between countries and in some cases, there is no database of circulating viruses (7). analysis of sarscov2 mutations is especially important when the epitopes involved in inducing host immune responses affect the host, as they may lead to immune escape, with potential implications for vaccine (and immunotherapy) efficacy. such an event could be evidence of an increase in transmission associated with a series of performancerelated mutations for a given geographic area. sarscov2 species are defined by a set of mutations associated with the pathogenesis of the virus, and many species are now closely monitored by the world health organization and other public health agencies around the world (6). variants may be directly related to lineage because they spread under the same conditions, but some species do not (e.g. b.1.1.7 e484k is a variant, but does not conform to a particular lineage because it reproduces independently many times). a number of variants of concern (vocs) have been categorized by the who, which can be recognized as the alpha variant (b.1.1.7), which has 23 mutations (13 nonsynonymous mutations, four deletions, and six synonymous mutations), and more transferability and increased related mortality; beta variants (b.1.351), gamma, delta, and omicron ba1 and ba2 with 30 mutations in spike mentioned.