Après plus de deux ans de pandémie de maladie à coronavirus (COVID-19), il existe toujours une menace constante de souches en évolution qui sont plus contagieuses et infectieuses que la souche de type sauvage originale qui a émergé à Wuhan, en Chine, en décembre 2019.
De nombreux problèmes de santé publique sont soulevés par l’émergence rapide de nouvelles variantes du SRAS-CoV-2, notamment si les tests de diagnostic peuvent détecter de nouvelles souches, l’efficacité des vaccins et comment cartographier la répartition géographique des variantes afin que les modes de transmission soient mieux compris.
La méthode de séquençage de nouvelle génération (NGS) est l’outil le plus courant pour détecter les variantes préoccupantes. Cependant, compte tenu du coût élevé et du temps nécessaire pour que les résultats soient accessibles (entre 10 et 14 jours), il existe un besoin médical urgent de tests abordables et pouvant produire des résultats rapidement.
Un polymorphisme nucléotidique unique (SNP) offre une approche plus ciblée pour détecter des mutations plus spécifiques. En outre, il peut être effectué à des coûts abordables et à un débit rapide, ce qui en fait un candidat potentiel pour détecter plus efficacement et plus rapidement les variantes préoccupantes en circulation rapide.
Pour comprendre et agir tôt et de manière appropriée face aux variantes émergentes préoccupantes, les chercheurs ont exploré la possibilité d’avoir un test de détection agnostique pour les variantes. Ils ont évalué une approche de génotypage peu coûteuse basée sur la réaction en chaîne par polymérase (PCR) qui pourrait signaler les variantes du SRAS-CoV-2 à un rythme accéléré et pourrait être mise en œuvre dans n’importe quel laboratoire d’essai équipé d’installations de PCR typiques. La recherche est actuellement publiée sur le medRxiv* serveur de préimpression.
Étude : Une méthode pour la détection agnostique des variantes du SRAS-CoV-2, la surveillance rapide des variantes circulantes, la détection des mutations d’importance biologique et la détection précoce des variantes émergentes telles que l’Omicron. Crédit d’image : Lightspring/Shutterstock
Détails de l’étude
Des lignées spécifiques du SRAS-CoV-2 ont été sélectionnées par le Variant Task Force (VTF) de l’initiative Rapid Acceleration of Diagnostics (RADxSM) des National Institutes of Health (NIH).
L’équipe a combiné les 100 lignées mondiales les plus fréquemment signalées entre mai et septembre 2021. Elle a obtenu un total de 1 200 791 séquences représentant un total de 393 lignées. Les dix mutations les plus uniques obtenues après analyse des séquences ont été identifiées pour chaque variante marquée par l’Organisation mondiale de la santé (OMS). Les chercheurs ont ensuite utilisé plusieurs combinaisons de chaque mutation unique pour classer une séquence virale dans un marqueur de l’OMS avec une précision génomique globale d’au moins 90 %.
Des mutations supplémentaires ont également été envisagées pour garder toutes les variantes sous le radar des Centers for Disease Control and Prevention (CDC), dans la banque de données de la lignée.
Différents marqueurs SARS-CoV-2 pour identifier les mutations ont été analysés à l’aide de la séquence du génome et des métadonnées de la base de données GISAID EpiCov. De cette façon, trois marqueurs de positivité communs ont été sélectionnés ainsi que 45 marqueurs spécifiques à la lignée pour les génotypes diffusés en 2021. Les marqueurs de positivité agnostiques variants étaient : 1) la mutation D614G (S:A23403G) à la position 614 du pic viral (gène S ) protéine, 2) une séquence conservée dans nsp10 (entre les nucléotides 13025-13441) et 3) une séquence conservée identifiée par le CDC dans la région N Gene SC2 (entre les nucléotides 29461-29482)
Un total de 1 128 échantillons (1 031 positifs pour le SRAS-CoV-2 et 97 négatifs) ont été collectés et analysés rétrospectivement entre novembre et décembre 2021 à partir de deux laboratoires certifiés CLIA (Clinical Laboratory Improvement Amendments) participant à la souche nationale CDC SARS-CoV-2 Programme de séquençage de surveillance (NS3).
L’équipe d’étude a sélectionné les amorces pour les tests de détection de SNP à partir des séquences après dépistage des zones ayant une fréquence de mutation inférieure à 1 % pour garantir la sensibilité du test. Enfin, les 1 031 échantillons positifs pour le SRAS-CoV-2 ont été analysés à l’aide du génotypage SNP et classés avec les 48 marqueurs. Les classifications ont ensuite été comparées à l’assignation phylogénétique des lignées nommées de l’épidémie mondiale (Pango) sur la base des séquences du génome entier dans la base de données GISAID. Le pourcentage de concordance positif (PPA) variait de 96,3 % à 100 %, et le pourcentage de concordance négatif (NPA) allait de 99,2 % à 100 % pour les 10 principales lignées de l’OMS.
Les chercheurs ont ensuite travaillé sur la réduction du panel de 48 marqueurs à des variantes spécifiques et ont développé un algorithme de classificateur basé sur ces réductions spécifiques à la variante. L’analyse récurrente des ensembles de marqueurs actifs dans les données de séquences GISAID régionales et mondiales et les anomalies qui en résultent peuvent aider à attribuer de nouveaux marqueurs pour les variantes émergentes et aider à une identification plus rapide.
Comme démonstration pratique de la réduction spécifique à la variante dans le panel de marqueurs, les chercheurs ont développé un panel de génotypage Omicron en gardant à l’esprit la récente augmentation des cas d’Omicron aux États-Unis en décembre 2021. Ce panel a été dérivé du marqueur 48 précédemment conçu. panel et a pu distinguer les variantes Delta et Omicron en utilisant quatre SNP hautement spécifiques. Ce panel a été utilisé avec succès pour retracer les cas de la variante Omicron.
Implication
Les mutations du SARS-CoV-2 se produisent à un rythme sans précédent. Chaque fois qu’une nouvelle variante est signalée, plusieurs questions se posent. Premièrement, les tests de diagnostic du SRAS-CoV-2 (amplification rapide d’antigène et/ou d’acide nucléique) peuvent-ils détecter le nouveau variant ? Dans un second temps, sera-t-il possible de développer une approche expérimentale pour suivre en temps réel la proportion de variants et détecter l’émergence d’un nouveau variant ? Enfin, existe-t-il des méthodes pour améliorer le NGS afin qu’il puisse fournir une image plus rapide, plus précise et plus large de la prévalence et de la distribution géographique des variantes ?
Ce rapport décrit trois marqueurs agnostiques de variante pour détecter les échantillons positifs pour le SRAS-CoV-2 avec un PPA et un NPA élevés par rapport au NGS. Presque tous les échantillons de SARS-CoV-2 séquencés avaient ces marqueurs et devraient être pris en compte pour le développement de nouveaux tests. Les résultats ont également montré que certaines combinaisons de marqueurs sont hautement spécifiques pour certains variants. Ces marqueurs de génotypage pourraient fournir une alerte précoce si une variante nouvelle ou ré-émergente circule.
Comparé au NGS, ce test peut fournir des résultats de génotypage en 1 à 2 jours plutôt qu’en 10 à 14 jours. Les tests de génomique sont également plus abordables que les tests de séquençage. En utilisant le génotypage, par conséquent, un plus grand nombre d’échantillons positifs pour le SRAS-CoV-2 peut être surveillé que l’échantillonnage aléatoire de cinq pour cent (5 %) par séquençage actuellement utilisé aux États-Unis.
La recherche démontre que la variante Omicron peut être détectée avec une grande précision à l’aide de deux à trois marqueurs. La combinaison de marqueurs spécifiques d’Omicron avec ceux utilisés pour détecter les variantes précédentes peut fournir un cadre pour la détection de nouvelles variantes.
*Avis important
medRxiv publie des rapports scientifiques préliminaires qui ne sont pas évalués par des pairs et, par conséquent, ne doivent pas être considérés comme concluants, orienter la pratique clinique/le comportement lié à la santé, ou traités comme des informations établies.
