新测序技术跟踪动态病毒突变

最近，新加坡A*STAR的研究人员，设计出一种测序技术，可在患者体内病毒(如乙型肝炎病毒)迅速变异时，跟踪所产生的特异病毒变体。这一突破对“进化中的病毒种群的结构”提供了前所未有的视图，并能有助于开发新药，防止病毒株对药物和免疫反应发展出抵抗力。相关研究结果发表在最近的《Genome biology》。

病毒突变通过每个基因组中的小改变，产生单核苷酸变异(SNV)。在一个病毒基因组上发生的单核苷酸变异集合被称为单倍型。这些突变在不同宿主之间有所差异，从而产生的病毒基因组拷贝，在不同宿主之间也略有不同。科学家认为，突变的基因组在病毒复制中发挥了一定的作用。

A*STAR 分子和细胞生物学研究所的William Burkholder与其他科学家带领了这项研究，他指出：“深度测序已经彻底改变了病毒进化研究。然而，它不够敏感，因此不能发现罕见的SNVs，发现不了同一基因组上发生的突变，或者不能将病毒群体中的突变组织成不同的遗传群组。我们的技术旨在解决这些问题。”

该研究小组创建了一种测序技术——他们称为Barcode-directed Assembly for Extra-long Sequences (或BAsE-Seq)，使用低成本、短读长的测序仪，完善了现有的深度测序技术。该系统使用条码标记(barcode tagging)，可精确查明哪些突变与哪些病毒基因组有关，并可以帮助识别具有更高精度和灵敏度的长病毒单倍型。

Burkholder解释说：“技巧在于，从长的DNA模板产生短的dna片段，同时记录每个片段来自哪里。为此，我们给每个片段指定了一个条码，其具有其原始分子的‘地址’。这意味着，一旦我们发现每个片段上的突变，我们就可以重现完整的DNA序列。”

研究小组利用BAsE-Seq对乙型肝炎病毒临床样本进行了分析，获得了超过9000个病毒单倍型，为整体病毒种群结构提供了前所未有的视图。基于这些数据，研究人员构建了一个系统发育树，可说明患者样品中病毒的多样性。他们成功地确定了一些独特的单倍型，这些单倍型以0.4%以上的频率出现在每一个患者当中。

Burkholder强调说：“BAsE-Seq是研究DNA病毒种群动态的一种强大、划算的方法。我们将在未来把这一技术扩展到其他病毒应用中。”

原文标题：BAsE-Seq: a method for obtaining long viral haplotypes from short sequence reads

原文摘要：Abstract: We present a method for obtaining long haplotypes, of over 3 kb in length, using a short-read sequencer, Barcode-directed Assembly for Extra-long Sequences (BAsE-Seq). BAsE-Seq relies on transposing a template-specific barcode onto random segments of the template molecule and assembling the barcoded short reads into complete haplotypes. We applied BAsE-Seq on mixed clones of hepatitis B virus and accurately identified haplotypes occurring at frequencies greater than or equal to 0.4%, with >99.9% specificity. Applying BAsE-Seq to a clinical sample, we obtained over 9,000 viral haplotypes, which provided an unprecedented view of hepatitis B virus population structure during chronic infection. BAsE-Seq is readily applicable for monitoring quasispecies evolution in viral diseases.

作者：秩名