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生物安全科学动态监测快报2019年第6期  (2019-4-11 黄翠)       全选  导出

1 下一代测序技术在传染病领域的应用 2019-04-11

2月14日,《美国医学会杂志》发布题为《传染性病原体的下一代测序技术》(Next-Generation Sequencing of Infectious Pathogens)的文章。文章指出,下一代测序技术具有改善临床和公共卫生微生物学的潜力。除了比传统方法更快更准确地识别病原体之外,高通量技术和生物信息学还可以对疾病传播、毒力和抗生素耐药性提供新的见解。美国公共卫生系统获得2014年由国会在疾病预防控制中心建立的“高级分子检测”(Advanced Molecular Detection,AMD)计划的支持,正在将病原体基因组测序整合到传染病监测中。 下一代测序技术在传染病领域如何发挥作用 下一代测序是一项多功能技术,广泛适用于病毒、细菌、真菌、寄生虫、动物载体和人类宿主等。根据测序的目标选择可用的方法,同时需要在准确性、效率和成本方面进行权衡。对于常规测序,大多数美国临床和公共卫生微生物实验室采用短读长测序平台,可获得长达1000个碱基对的序列。微生物基因组通常比人类基因组更小且更简单,长读长测序技术(如单分子实时测序)对于构建完整、高度精确的基因组以及分选质粒、重复序列和其他复杂区域非常有用。 另一种方法为纳米孔测序技术,依赖于将单个DNA或RNA分子穿过工程蛋白纳米孔,并监测每个孔的电流。第一个这样的商用仪器提供了相对较长的测序序列,并允许在测序仍在进行时开始数据分析。通过不断改进硬件和试剂,降低了早期在处理能力和准确性方面的限制。由于设备的便携性、快速的样品制备、灵活性和相对较低的成本,纳米孔测序技术正成为临床和公共卫生环境中病原体测序的可行策略。 将原始序列数据转换为可操作信息的过程十分复杂且需要大量计算(图1)。第一步通常是通过序列比对将序列定位到参考基因组上,或通过重叠片段序列从头组装来将较短片段拼接成完整序列。将组装好的基因组与参考菌(毒)株进行比较,可以方便地进行许多推断,如病原体鉴定、高分辨率菌株分型以及重要表型特征(如毒力、抗生素耐药性)的预测。微生物病原体进化迅速,而且可以在不同菌株和物种之间交换质粒(通常编码毒力和抗生素耐药性特征),因此最新的参考数据库至关重要。组装好的的基因组可以与其他基因组进行比较,以寻找系统发育类群作为传播的证据。每一步拼接、菌株分型、表型分型和类群都需要不同的生物信息学工具,这些工具必须整合到协调一致的工作流程中。 图1病原体基因组序列数据分析流程图 实践中的重要考虑因素 在公共卫生领域,下一代测序技术的速度和准确度为传染病疫情监测和调查提供了便利。例如,在美国疾病预防控制中心及其公共卫生合作伙伴维护的食源性疾病监测系统PulseNet中,监测方法正在顺利地从较老的分子方法(脉冲场凝胶电泳)向下一代测序过渡。PulseNet现在能够更早地检测到疾病暴发,更准确地区分相关病例群,并更快地将疾病与潜在的污染食物源联系起来。 将病原体基因组学与流行病学相结合,将加强公共卫生工作,预防传染性疾病(如结核病)的传播。结核分离株基因分型可以证实从接触调查中推断的传播,或表明明显不相关病例之间的联系,从而帮助卫生部门更好地集中资源。下一代测序技术有可能比传统的检测方法更快地获得抗分枝杆菌药物敏感性的信息,从而使治疗更加及时。 下一代测序数据适用于标准化和共享,这是全球卫生伙伴关系的重要优势,如世界卫生组织的流感监测系统。开放的“测序优先”方法可以为选择候选流感疫苗产生及时和准确的数据,在监测共同传播的病毒种群动态的同时迅速识别流行的变异株。 下一代测序技术也为具有挑战性的现场调查提供了便利。例如,在2015年埃博拉疫情暴发期间,英国的一个研究小组将纳米孔测序仪装进行李箱中运到几内亚。在8个月的时间里,他们现场测定了142个埃博拉病毒基因组的序列,测序通常在1个工作日内完成,然后将数据传输到云端进行分析,第二天返回结果。尽管存在重大的后勤挑战,包括不可靠的电力和互联网服务,该小组在没有从该国运出样本的情况下提供了可用的流行病应对信息。 在AMD计划的支持下,美国公共卫生实验室正在迅速采用下一代测序技术对食源性疾病、结核病、丙型肝炎、军团菌和其他病原体进行监测和调查。然而,从研究到常规公共卫生和临床应用的过渡必须克服重大挑战。在实验室层面,这些挑战包括基础设施、劳动力开发、效率和成本。在更广泛的系统层面上,需要大量的工作来制定标准操作规程、水平测试程序、专业指南和监管要求等。 价值 与传统的测序方法相比,下一代测序技术提高了速度、准确性和细节,但也增加了成本。例如,美国疾病预防控制中心的一项分析估计,用下一代测序技术检测一个细菌分离株的成本约为150至250美元,相比之下,用脉冲场凝胶电泳分析的成本为94美元。整合针对多种病原体的工作流程可能会提高实验室效率,并有助于抵消这一成本,然而,向下一代测序的过渡还需要在实验室设备、计算机资源和培训方面进行大量的前期投资。还需要更多的信息来评估下一代测序技术在患者、规划和社会层面的微生物学价值。 证据 以证据为基础的准则仅适用于病原体序列数据的少数特定临床应用,例如在选择用于HIV感染的抗逆转录病毒治疗时。来自细菌、病毒、真菌和寄生虫基因组的序列信息是许多新的基于核酸的诊断测试的基础,包括“现场即时”诊断工具。随着综合征(如腹泻)诊断的多重工具得到更广泛的应用,将需要有系统的工作来评估它们的临床有效性和实用性,以及它们对基于实验室的公共卫生监测的影响。 总结 下一代测序正在改变公共卫生应对传染病的方法,以及患者的个体化治疗方法。在建立质量标准、报告和分析下一代测序数据方面进行更好的协调,可以使这些工作具有协同作用。 查看详细>>

编译者:黄翠 点击量:19

2 WHO公布一系列的结构改革和人事变动措施 2019-04-11

3月6日,世界卫生组织(WHO)公布了一系列旨在实现现代化、强化其世界公共卫生领导地位的改革。此次改革旨在实现WHO未来五年战略目标中“三个十亿”的目标,即:全球医疗保健覆盖的人数超过10亿、卫生紧急情况下受保护人数超过10亿、享有更好的健康和福祉的人数超过10亿。 WHO将改变其结构和运作模式,以更好地协调WHO总部与其区域及国家办事处的工作。WHO还将改进其技术和数据处理方式。此外,WHO拟创建一个新的首席科学家部门(Division of Chief Scientist),扩大科学家的就业机会;拟创建WHO学会(WHO Academy),为其员工及全球公共卫生专业人员提供新的学习机会;成立一个应急准备部门(Division of Emergency Preparedness),以更好协助各国预防和应对各类疫情及其他健康危机。 WHO的人事变动包括:负责指导WHO卫生突发事件计划的医学博士Peter Salama被任命为新项目“全民医疗与生命课程”(Universal Health Care and the Life Course)的执行主任;现应急响应助理总干事Michael Ryan将取代Salama担任WHO卫生突发事件计划的负责人,其原工作由医学博士Hanan Balkhy接替。 查看详细>>

编译者:黄翠 点击量:9

3 国际组织联合发布应对人畜共患病的指南 2019-04-11

3月11日,联合国粮食及农业组织(FAO)、世界动物卫生组织(OIE)和世界卫生组织(WHO)发布了一份长达166页的《采取多部门、一体化健康方法:各国应对人畜共患病的三方指南》(Taking aMultisectoral,One Health Approach:A Tripartite Guide to Addressing Zoonotic Diseases in Countries)。该指南旨在指导各国采用“一体化健康”的思路处理人畜共患病问题。 OIE指出,这份指南为各国实现人-动物-环境三层面的可持续功能协作提供了行为准则和多样选择。此外,这份指南还能指导各国灵活应对食品安全、抗生素耐药性等其他健康威胁。配合指南使用的实践工具目前仍在开发中,主要涉及以下几个方面议题:(1)多部门一体化健康协调机制;(2)应急规划与应急准备;(3)信息监测与信息共享;(4)人畜共患病联合风险评估;(5)风险降低、风险沟通与社区参与;(6)劳动力培养。该指南还为各国监测和评估各执行步骤的效果提供了技术支持。三大国际卫生组织强调,指南里提供的“一体化健康”思路能够帮助各国充分利用有限的资源,减轻人畜共患疾病对小规模生产者、营养行业、旅游业及贸易的影响。 查看详细>>

编译者:黄翠 点击量:14

4 CDC年度流感预测挑战为流行病预测提供新视角 2019-04-11

1月24日,《科学报告》(Scientific Reports)期刊上发表的一项研究显示,美国疾病预防控制中心(CDC)发起的年度流感季节预测挑战为流行病预测提供了一个独特的视角。 该研究分析了2015-2016流感季节预测挑战中,11个团队向CDC提交的14个预测模型的预测效果。研究结果显示,使用对数分数(logarithmic score)进行测量的预测技术在季节性峰值强度预测和短期预测方面的表现通常较为优秀,但对于季节性发作的时间和高峰周预测来说准确率通常偏低。如将所有团队的预测结合到一个集合模型中去,该集合模型与各团队单个模型相比预测效果更好。 研究人员表示,随着团队研究经验的增长和集合模型的使用,未来流行病的预测技术可以得到进一步改善。而CDC流感季节预测挑战作为美国唯一正在进行的传染病预测挑战,通过指明预测模型开发的数据限制和资源限制、建立评估预测效果的最佳机制以及将预测工作与实际公共卫生需要结合,为其他传染病的预测提供了借鉴。 查看详细>>

编译者:黄翠 点击量:23

5 美研究发现两种多重耐药菌感染的预测模型表现相似 2019-04-11

3月4日,《感染控制和医院流行病学》(Infection Control and Hospital Epidemiology)期刊上发表的一项研究表明,预测多重耐药菌感染的两种主要模型在头对头比较研究中表现相似。 美国约翰·霍普金斯大学公共卫生学院和马里兰大学医学院的研究人员开展单中心研究,比较两种用于鉴定多重耐药革兰氏阴性菌感染的统计模型,即逻辑回归-风险评估模型(logistic regression–derived risk scores)和机器学习-决策树模型(machine learning–derived decision trees)。该研究以约翰·霍普金斯医院1288例感染大肠杆菌或克雷伯菌的患者为样本,确定哪个模型能够更好地识别感染了产生超广谱β-内酰胺酶的细菌的患者。研究结果表明,这两种模型在识别这些感染患者中表现相似。风险评估模型的C统计量较高,说明其预测价值较高;决策树模型更为直观、方便用户使用。两种预测耐药性的模型各有优势和局限,研究人员期待将其运用到传染病研究中,以改善患者的治疗效果。 查看详细>>

编译者:黄翠 点击量:24

6 美HHS资助首个马尔堡病毒疫苗研发项目 2019-04-11

3月5日,美国卫生部(HHS)宣布,与位于马萨诸塞州的公共卫生疫苗有限责任公司达成合作协议,共同研发世界上第一种针对马尔堡病毒的疫苗。该项目由HHS生物医学高级研究与发展管理局(BARDA)提供资金支持。 该马尔堡病毒疫苗最初是由加拿大公共卫生署研发,之后被授权给位于马萨诸塞州的公共卫生疫苗有限责任公司。该公司将从BARDA获得两年期1000万美元的初始合同,若初期研发成功,该公司还将获得总额高达7200万美元的资金用于推进马尔堡病毒疫苗第二阶段临床试验研究。 马尔堡病毒已被美国国土安全部列为潜在的生物恐怖主义威胁之一。BARDA主任Rick Bright表示,这是该局首次资助马尔堡病毒疫苗研发项目,也是“满足公共卫生和生物防御迫切需求的重要一步”。 查看详细>>

编译者:黄翠 点击量:8

7 美国国家科学院推出疫苗信息网站 2019-04-11

3月8日,美国国家科学院发表声明称,针对近期美国及其他地区流传的“疫苗加剧麻疹疫情”谣言,美国国家科学院推出了一个发布疫苗信息的网站(http://sites.nationalacademies.org/BasedOnScience/vaccines-are-safe/),旨在为公众提供清晰、简洁且有据可循的疫苗安全信息。声明指出,该网站发布的疫苗信息均依托研究小组对疫苗接种的安全性、时效性、潜在副作用等各方面的科学研究。网站提供的疫苗事实信息将为美国及其他国家政府更好地保障社区健康提供一定的决策依据。 查看详细>>

编译者:黄翠 点击量:22

8 WHO近期发布的重大传染病病例 2019-04-11

根据世界卫生组织(WHO)近期发布的消息,2019年3月4日至14日,全球共报道重大传染病955例,包括927例埃博拉病例、20例绿脓杆菌感染病例和8例中东呼吸综合征冠状病毒(MERS-CoV)感染病例等。相关数据见表1。 表1 WHO近期发布的重大传染病病例 查看详细>>

编译者:黄翠 点击量:22

9 OIE近期发布的重大动物传染病疫情 2019-04-11

根据世界动物卫生组织(OIE)发布的消息,2019年3月1日至15日期间,全球共爆发90次重大动物传染病疫情,其中包括33次非洲猪瘟疫情。相关数据见表2。 表2 OIE近期发布的动物传染病疫情 查看详细>>

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10 2012年4月至2019年2月27日全球MERS病例分布 2019-04-11

3月1日,欧洲疾病预防控制中心(ECDC)发布《传染病威胁报告》(Communicable disease threats report),分析了2012年4月至2019年2月27日全球中东呼吸综合征(MERS)病例分布,具体情况见图2。 从图2可以看出,2012年4月至2019年2月27日,MERS病例主要集中在沙特阿拉伯,其中2014年的出现的病例数最多,2014-2018年沙特阿拉伯出现的MERS病例呈减少趋势。此外,阿联酋、约旦、伊朗、阿曼、也门等国家也出现了MERS病例。 图2 2012年4月至2019年2月27日全球MERS病例分布图 查看详细>>

编译者:黄翠 点击量:8

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