はじめに – 次世代シーケンス解析COVID19 コロナウイルスNGSの利用可能性と手頃な価格の
おかげで、次世代シーケンス解析（NGS）は、COVID-19パンデミックへの科学界の対応に不可欠な要素となっています。ゲノムデータは、ウイルスゲノム配列に基づく診断検査及びワクチンの前例のない病原体監視及び迅速な開発を可能にしました。
SARS-CoV-2ゲノムの最初の観察は、Fudan UniversityのShanghai Public Health Clinical Centreの科学者からのものでした。Zhang Yong-Zhen教授が率いるチームは、2019年12月26日に武漢の患者から採取した分離株をシーケンシングし、2020年1月5日にゲノムアセンブリを完了しました。 このゲノム配列は、同チームの長年の研究パートナーであるUniversity of Sydneyのウイルス学者Eddie Holmes教授と共有されました。教授は1月11日に公開データベースに配列をアップロードし、世界に生物ゲノムを紹介しました。
その配列データはワクチン開発努力のために直ちに展開され、臨床試験以外で使用された最初の2つのmRNAワクチンの基礎を築きました。これは、今日使用される多くのSARS-CoV-2診断試験の基礎としても機能しています。
一方、配列決定の取り組みはそこで止まりませんでした。2021年の初めまでに、60万以上のウイルスゲノムが配列決定され、GISAIDデータベースで公開されています[1]。このような短時間で病原体に対してこれまでに生成されたゲノム配列の数は、それよりも多いものでした。この驚くべきデータ収集により、科学者はウイルスの蔓延を追跡し、系統発生データに基づいて送信をマッピングし、その変異率を測定し、懸念される新たなバリアントを特定し、スーパースプレッダーイベントを特定することができました。
これらの成果は、非常に多くの分離株から生成された全ゲノム配列データがなければ不可能でしょう。米国や英国などの国では、遺伝子検査アッセイを実行した後に残った少量の残留試料に対応するために、検査室がシーケンシングワークフローを確立しています[2]。パンデミックは全く壊滅的であったが、世界中の研究所からのNGSデータの貢献は、ウイルスゲノミクスの一種の黄金時代を示しました。
例えば、日本の科学者は、数万個のSARS-CoV-2ゲノム配列を作製し、公開しています。その情報により、英国、南アフリカ、ブラジルで最初に同定された新興バリアント[3]の局所的な導入を特定することが可能になりました。これらのバリアントは、元の株よりも感染性が高く、特定のワクチンの有効性を低下させる可能性があります。日本の公開データベースに最近寄託された配列は、長崎大学、国立感染症研究所、茨城県立保健研究所に由来しています。
アジア太平洋地域[4] の他の最近のゲノム配列の寄与は、バングラデシュ、ブルネイ、中国、香港、インド[5]、インドネシア[6]、フィリピン、韓国、およびオーストラリアから来ました。一部の施設では、ソーシャルメディアを利用して入居者を最新の状態に保っています。例えば、Philippine Genome Centerは最近次のようなツイートをしました。「スパイクタンパク質領域に複数の懸念される変異を有するSARS-CoV-2バリアントは、PGCのDNAシーケンシングコア施設での全ゲノムシーケンシングによって最初に検出され、PHでゲノム的に特徴付けられ、2021年3月10日にLineage P.3として正式に指定されました。」
COVID-19症例の代表的な割合を配列決定している国は、ウイルスがどのように進化しているか、どの変異が最も懸念される可能性があるかについての重要な情報を提供しています。例えば、英国で最初に検出されたB.1.1.7バリアントと南アフリカで最初に発見されたB.1.351バリアントは、どちらもSARS-CoV-2の標準的な進化速度に基づいて予想されるよりもはるかに多くの変異を含んでおり[7]、科学者は、これらのより伝染性の高いバリアントが長期感染に罹患している患者の体内で進化した可能性があると推測しています[8]。突然変異の数が多いのは、免疫系による著しく繰り返される選択圧に応答したウイルスを反映している可能性があります。
一部の国では、NGSツールは、しばしば廃水に基づく地域監視プログラムにも展開されています[9]。近隣の下水におけるウイルスの多様性と量に見られる傾向は、数週間後にそれらの地域で臨床的に見られるものを予見することが多く、この情報は、特に地域のロックダウンなどの緩和措置に関する公衆衛生政策を導くのに役立ちます。
これとは別に、MetaSUB[10]として知られるボランティア主導のプロジェクトでは、世界中の都市の交通システムなどの公共の場所から収集されたサンプルのメタゲノムシーケンシングを使用します。過去1年間、これらの試料にはSARS-CoV-2ゲノムが含まれており、データはそれらの地域で見られる臨床的傾向とほぼ一致しています。
世界保健機関のGlobal Infectious Hazard PreparednessディレクターのSylvie Briand氏は、最近リリースされたSARS-CoV-2のゲノムシーケンシングの使用に関するガイドで次のように説明しています。「シーケンシングプログラムを実施する国が増えるにつれ、新たに出現する病原体の世界、ならびにさまざまな気候、生態系、文化、ライフスタイル、およびバイオームにおけるヒトおよび動物とのそれらの相互作用をよりよく理解する機会がさらに増えるでしょう[11]。ゲノムシーケンシングをグローバルヘルスコミュニティの実践に迅速に組み込むことは、将来の脅威に対してより良い準備をしたい場合に必要です。」
COVID-19のパンデミックは、全ゲノムシーケンシングの価値と、新たに出現する疾患を世界中に拡散する前に検出するための積極的な感染症監視の必要性を浮き彫りにしました。適切なリソースを投資し、監視インフラを構築して、次のパンデミックの脅威に対する準備を確実に整えることが不可欠です。
ゲノム監視と疫学は、検査室診断がCOVID-19管理をどのようにサポートしているかを示す一例です。この機会の全範囲についての詳細は、Asia Pacific Medical Technology Association（APACMed）による新しいレポート、「The Critical Role of Diagnostics in COVID-19 Management」をご覧ください。
参照：
[1] GISAIDデータベース
[2] Sequencing COVID-19 at the Sanger Institute, The Sanger Institute Blog
[3] The Critical Role of Diagnostics in COVID-19 management, APACMed
[4] Genomic epidemiology of novel coronavirus – Asia-focused subsampling, Nextstrain
[5] “Coronavirus: India hunts for new strains as Covid wave looms”, BBC
[6] “Indonesia ramps up efforts to spot elusive COVID variants”, Nikkei Asia
[7] “The most worrying mutations in five emerging coronavirus variants”, Scientific American
[8] “An accelerated cauldron of evolution’: Covid-19 patients with cancer, HIV, may play a role in emergence of variants”, The Washington Post
[9] “Tracking COVID-19 with wasterwater”, Nature Biotechnology
[10] MetaSUBコンソーシアム
[11] World Health Organization Guidelines on Genomic Sequencing of SARS-CoV-2
