Omicron盲点：为什么很难追踪冠状病毒变异

研究人员正在全球范围内迅速对病毒样本的基因组进行测序，但全球监测系统的缺陷使这项任务面临挑战。基因组信息在很多方面都存在偏见和混乱。“我们必须谨慎对待从任何一个数据源中获得的数据。”

　　

           

像印度新德里这样的实验室正在对冠状病毒样本的基因组进行测序，竞相检测Omicron变体。资料来源:T. Narayan/Bloomberg, Getty

研究人员正在通过对感染人类的冠状病毒基因组进行测序，竞相检测最新的SARS-CoV-2变种Omicron。但通过基因组测序进行的监测可能是缓慢和不完整的，这使欧米克隆如何传播和在何处传播的情况变得复杂。

一个积极的进展是，研究人员比以往任何时候都要测序更多的SARS-CoV-2基因组。这就是他们能够相对迅速地注意到欧米克隆的原因。去年4月——疫情爆发大约16个月——GISAID数据科学项目的一个在线数据库包含了100万个SARS-CoV-2基因组序列。从那以后，研究人员在大约8个月的时间里又向GISAID提交了500万个序列——几乎是以前的10倍(见“基因组爆炸”)。马里兰州银泉市公共卫生实验室协会传染病科主任凯利·罗布莱夫斯基说:“我们现在有更好的条件找到欧米克隆或任何其他新出现的变种。”

           

来源:GISAID

然而，研究人员警告说，测序数据中仍存在令人不安的差距，这使得任何对变异基因移动的解释都令人担忧。Wroblewski说:“这些数字很复杂，有很多需要注意的地方。首先，一些国家没有实验室能力对病原体基因组进行排序，所以这些地方看起来可能没有变异，而事实上，变异的病毒在雷达的监视下传播。

不同国家的测序率也有所不同，这就导致了一种变体如何在一个国家境内传播的情况不均衡。例如，根据GISAID发布的序列，在过去的一个月里，美国10个州的COVID-19检测呈阳性的冠状病毒感染者的序列不到2%。相比之下，怀俄明州、科罗拉多州和佛蒙特州在同一时间内对超过10%的阳性病例进行了测序(见“监测状态”)。

           

资料来源:GISAID和洛克菲勒基金会流行病预防研究所

但是，即使一个地区对许多阳性病例进行了测序，如果测试不佳或有偏差，变异仍然可能会被遗漏。马里兰州巴尔的摩约翰霍普金斯大学的流行病学家Jennifer Nuzzo解释说:“如果一开始只检测少数人，就很容易对100%的病例进行测序。”例如，一些国家主要测试国际旅行者。即使他们对所有这些样本进行测序，也可能会遗漏一种正在国内流通的相关变异。

注意数据差距

面对这样的监测挑战，华盛顿洛克菲勒基金会流行病预防研究所的流行病学家Sam Scarpino和他的同事们一直在寻找理解变异病毒传播的新方法。一种方法是使用他们开发的模型来估计在公共卫生官员检测到特定地区的检测和测序状况之前欧米克隆在该地区的流行程度。例如，对于研究人员来说，欧米克隆需要相对普遍，才能在监控较少的地方识别出它。

该团队还利用每天上传到GISAID的Omicron报告构建时间表，以绘制更清晰的检测图像。他们根据收集样本的日期来排序，而不是根据样本在数据库中出现的时间。时间可能会令人困惑，因为从一个人的冠状病毒检测呈阳性到样本被送到基因组实验室、进行测序，然后在网上报告给当局，这可能需要几周的时间。例如,根据数据GISAID截至12月9日,第一个已知感染ο采样在南非11月8日,大约三个星期前的病毒序列特定样本发到网上,近两周之前南非买卖的第一份报告。从那以后，更多的数据源源不断地涌来，一个新的Omicron序列可以追溯到11月5日在南非采集的一个样本。相比之下，从对西班牙已知的第一个感染者进行采样到对其进行测序(见“事件序列”)几乎只用了两天时间。

           

资料来源:GISAID和洛克菲勒基金会流行病预防研究所

为洛克菲勒流行病研究所提供咨询的数据科学家戴夫·罗(Dave Luo)警告说，这种时间线不能单独决定欧米克隆是如何传播的。为此，科学家必须比较不同SARS-CoV-2序列的遗传密码，构建一棵进化树，显示一种病毒与另一种病毒的密切关系。基因组流行病学家，比如参与“Nextstrain”项目的人，目前正在进行这类分析。

随着新的欧米克隆序列从世界各地涌入，所有这些研究每天都在发展。11月26日，世界卫生组织(World Health Organization)将欧米克隆(Omicron)命名为“令人担忧的变种”之后，报告的基因组数量迅速增加，从中可以看出这一领域的发展有多快。在该机构发表声明后不久，15个国家向GISAID提交了属于Omicron的187个基因组序列。截至12月14日，55个国家共享了4265个欧米克隆序列。这个数字还在继续膨胀——但是罗警告说，这并不一定代表这种变异的传播速度有多快。许多检测中心在简单、快速的基因分型检测检测到欧米克隆(Omicron)可能的信号后，优先对样本进行测序。因此，目前在SARS-CoV-2基因组序列中，欧米克隆的比例可能过高。

罗说，基因组信息在很多方面都存在偏见和混乱。“我们必须谨慎对待从任何一个数据源中拿走的数据。”