快速基因组测序和筛查有助于医院管理COVID-19疫情

- 编辑:大众自然网 -

快速基因组测序和筛查有助于医院管理COVID-19疫情

剑桥大学的研究人员展示了病毒样本的基因组测序和加强对医院工作人员的检测如何能够帮助识别与卫生保健相关的COVID-19感染群集。

自年初以来英国流行病毒在人与人之间传播时,一组科学家和临床医生在剑桥大学和剑桥大学医院NHS信托基金会(CUH)阅读遗传编码病毒的病例在医院是否连接。这使医院能够充分调查这些疫情并改进感染控制措施,以减少进一步感染的风险。

此外,采用了对工作人员进行重复检测的筛查方案,帮助医院调查COVID-19感染群集,通报感染控制措施并阻断传播链。这有助于减少医院获得性感染的数量,确保患者和工作人员的最大安全,因为NHS旨在重新启动其他服务。

研究人员在《柳叶刀传染病》和《生活》两份同行评议期刊上发表了这些调查的细节。

基因组的监测

剑桥大学的研究人员先前率先使用基因组测序作为一种管理医院感染的方法,如耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)、耐万古霉素肠球菌(VRE)和艰难梭状芽胞杆菌。他们还利用实时测序技术快速确定流行病的传播链,例如塞拉利昂的埃博拉疫情。

研究人员现在将注意力转向COVID-19。

导致COVID-19的冠状病毒SARS-CoV-2是一种RNA病毒,因此它的遗传密码在每次复制时都容易出错。据目前估计,病毒每月变异2.5个核苷酸(遗传密码的a、C、G和T)。解读病毒的遗传密码,或称“测序”,可以提供有关其生物学和传播的有价值的信息。

作为COVID-19基因组英国联盟(COVID-19 Genomics UK, COVID-19 Consortium)的一部分,研究人员正在对该医院所有可获得的阳性样本以及从英格兰东部地区医院收集的样本进行测序。

在3月中旬到4月下旬的五周时间里,该团队对超过1000个病毒基因组进行了测序。他们使用类似于“族谱”的系统发育树来研究病毒样本簇是如何相互关联的,从而帮助确定疾病传播的特定病房或地点。

剑桥大学医学系的Estee Torok博士说:“基因组测序给我们提供了一种快速而可靠的方法来识别与医院密切相关的COVID-19感染病例。这种方法可以提供重要信息,帮助我们调查可能的传播途径,改进感染控制措施,限制感染的传播。”

这组科学家分析了299名COVID-19患者,发现有35组基因相同的病毒,涉及159名患者。通过检查患者的医疗记录和病房位置数据,研究人员发现了58%的病例之间存在很强的联系,20%的病例之间存在可能的联系。流行病学和基因组数据反馈给医院感染控制及管理团队实施一系列措施,防止进一步传播,包括隔离受感染的病人,病房清洁程序修订,增强使用个人防护装备(PPE)和员工社会距离的变化行为。

例如,六名感染COVID-19的透析患者在三周内被送往医院不同地点。测序结果显示,它们的病毒基因组是相同的。流行病学调查显示,患者每周在同一天在同一门诊部透析,并确定共享的病人运输和邻近的透析椅是传播的危险因素。这使感染控制小组能够加强感染控制措施,防止出现更多病例。

剑桥大学病学系的Ian Goodfellow教授说:“我们能够将基因组数据与患者的医疗记录结合起来,从而提供实时信息,帮助医院每周检查感染控制。”它还强调了可能存在的传输网络,比如养老院、门诊单位和救护车服务。”

COVID-19基因组英国联盟由英国研究与创新(UKRI)下属的医学研究委员会、国家卫生研究所和威康桑格研究所资助。

对无症状和有症状的医护人员进行筛查

除了基因组监测,CUH还实施了一项筛查计划,对所有有症状和无症状的工作人员进行筛查。

今年5月,剑桥大学的研究人员报告说,在4月份报告符合履职条件的1000多名工作人员中,有3%的人检测出冠状病毒呈阳性。

现在,在发表在eLife上的一项后续研究中,他们发现,随着COVID-19患者入院人数的下降,在接下来的一个月里,检测呈阳性的无症状和有症状医护人员的比例迅速下降。

该小组于4月25日至5月24日在CUH进行了3 388次试验。其中包括2611项对无症状医护人员的检测。使用一种称为PCR的技术对样本进行分析,以从棉签上的病毒中检测出基因信息。

研究人员发现,在对无症状医护人员进行的2611项检测中,只有21项(0.8%)呈阳性,与前一个月相比大幅下降。

在对有症状的卫生保健工作者或与可能感染的人生活在一起的人进行的771项检测中,只有13项(1.7%)呈阳性——而前一个月为13%。

来自剑桥治疗性免疫和传染病研究所(CITIID)的Mike Weekes博士说:“对医院所有工作人员进行筛查,不管他们是否表现出症状,这有助于我们看到医院获得性感染的数量急剧下降。”这意味着我们能够更快地发现新的疫情,限制它们传播的机会。

“但重要的是不要自满。新的疫情将不可避免地发生——不幸的是,这正是大流行的性质。但我们希望我们的方法能够帮助员工和病人,让他们相信医院仍然是一个提供和接受治疗的安全场所。”

在他们的报告中,该小组给出了一个例子,即来自同一普通医疗病房的四名有症状的工作人员的检测结果呈阳性。为此,该小组能够对病房工作人员进行有针对性的筛查,使他们能够识别感染群集并防止进一步传播。

CITIID的Steve Baker教授说:“医院特定区域聚集性感染的存在显示了医护人员和病人在医院环境中被感染的可能性。”“如果不加以控制,这些集群可能导致自我维持的疫情爆发。在CUH进行的频繁测试使我们能够迅速发现这些集群并阻止任何进一步的传播。”