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由利物浦大學(xué)和厄爾漢姆研究所領(lǐng)導(dǎo)的一個全球科學(xué)家聯(lián)盟標(biāo)志著一個重要的里程碑，它為低收入和中等收入國家(LMICs)的科學(xué)家提供了廉價和可獲得的方法來對大量細(xì)菌病原體進(jìn)行測序——每個基因組的成本不到10美元。

在全球冠狀病毒基因組監(jiān)測受到關(guān)注之際，各國通過低成本和快速全基因組測序(WGS)作出貢獻(xiàn)的能力變得越來越重要。發(fā)表在《Genome Biology》上的方法可以應(yīng)用于大量的細(xì)菌病原體，并將加強(qiáng)全球研究合作，以應(yīng)對未來的流行病。

在過去的十年中，WGS徹底改變了對微生物流行病的認(rèn)識。WGS數(shù)據(jù)可用于監(jiān)測、功能基因組學(xué)和探索病原體進(jìn)化，促使公共衛(wèi)生和研究科學(xué)家采用基于基因組的方法。

然而，數(shù)千種微生物的基因組測序仍然很昂貴，主要的成本來自樣本運(yùn)輸和DNA文庫構(gòu)建，而對關(guān)鍵病原體基因組序列收集的需求近年來大幅增長。到目前為止，大規(guī)模的細(xì)菌基因組項目只能在世界上少數(shù)幾個測序中心進(jìn)行。通過這項研究，科學(xué)家團(tuán)隊讓世界各地的實驗室都能采用這項技術(shù)。

共同通訊作者、厄勒姆研究所的所長Neil Hall教授稱：“自從第一個細(xì)菌基因組被測序以來，已經(jīng)過去26年了，現(xiàn)在可以大規(guī)模地對細(xì)菌分離株進(jìn)行測序。然而，中低收入國家的科學(xué)家仍然受到限制，無法使用這項突破性的技術(shù)?！?/span>

他認(rèn)為，病原體基因組分析領(lǐng)域也需要“大眾化”。因此，他們開發(fā)出一種新策略，讓許多經(jīng)濟(jì)條件有限的研究人員也能對大量的細(xì)菌分離株進(jìn)行測序。

這項大規(guī)模的基因組測序計劃是由全球性1萬個沙門氏菌基因組研究聯(lián)盟（10KSG）牽頭的。這個聯(lián)盟包含16個國家的科學(xué)家，將重點研究腸道沙門氏菌（Salmonella enterica），這是一種具有全球意義的病原體，可導(dǎo)致感染和致命疾病。

10KSG的目標(biāo)是讓中低收入國家更容易獲得基因組數(shù)據(jù)，尤其是撒哈拉以南非洲地區(qū)，這里的沙門氏菌致死率特別高。了解大量沙門氏菌的基因組構(gòu)成是當(dāng)務(wù)之急，因此該項目對來自非洲和拉丁美洲的10,000個沙門氏菌基因組進(jìn)行了測序和分析。

此次開發(fā)的創(chuàng)新WGS方法旨在簡化細(xì)菌的大規(guī)模采集和基因組測序。在不到一年的時間里，研究人員從中低收入國家中采集了10400多個臨床和環(huán)境細(xì)菌分離株。

利物浦大學(xué)的研究人員開發(fā)出樣本物流管道，將熱滅活的細(xì)菌分離株在室溫條件下從世界各地運(yùn)往英國。隨后，厄勒姆研究所采用獨(dú)特的LITE方案對菌株進(jìn)行了測序。LITE是一種低成本、低起始量的自動化基因組測序方法。

總的來說，在文庫構(gòu)建、DNA測序和生物信息學(xué)分析完成后，每個細(xì)菌基因組的試劑總成本不到10美元（約合7.50英鎊）。

利物浦大學(xué)的微生物病理學(xué)教授Jay Hinton表示：“在中低收入國家，公共衛(wèi)生人員面臨的最大挑戰(zhàn)之一是如何獲得最先進(jìn)的技術(shù)。由于物流和經(jīng)濟(jì)方面的原因，這個細(xì)菌疾病負(fù)擔(dān)最重的地區(qū)卻沒有從WGS的廣泛應(yīng)用中受益。10,000個沙門氏菌基因組計劃就是為了解決這種不平等問題?！?/span>

利物浦大學(xué)的研究助理Blanca Perez Sepulveda博士負(fù)責(zé)全球樣本采集、優(yōu)化和分析。他補(bǔ)充說：“對中低收入國家而言，大規(guī)?；蚪M測序和細(xì)菌病原體分析的采用將是一項巨大的公共衛(wèi)生和監(jiān)測資產(chǎn)。在本項研究中，我們已經(jīng)建立了一個高效且相對便宜的管道，可用于細(xì)菌基因組的全球采集和測序?！?/span>