導  語

2020年2月，首例新冠肺炎合并腦炎患者從首都醫(yī)科大學附屬北京地壇醫(yī)院（以下簡稱“北京地壇醫(yī)院”）痊愈出院。該院團隊聯(lián)合中國疾病預防控制中心傳染病預防控制所（以下簡稱“中國CDC傳染病所”）對該患者腦脊液標本進行宏基因組測序，獲得完整的新冠病毒基因組序列。2021年2月，該病例相關研究成果在國際期刊Frontiers in Medicine正式發(fā)表。通過基因測序證實腦脊液中存在新冠病毒，當時此病例報道在全球屬首例，表明SARS-CoV-2可以突破血腦屏障，侵入患者中樞神經系統(tǒng)，提示我們在對新冠肺炎患者評估時還需要關注神經系統(tǒng)感染。

該項聯(lián)合研究是醫(yī)療系統(tǒng)和疾控系統(tǒng)合作的典范之一：由中國CDC傳染病所承擔宏基因組測序和數(shù)據(jù)分析，使用國產測序儀——華大智造MGISEQ-200RS 和 MGISEQ-2000RS完成測序；由北京地壇醫(yī)院采集和送檢樣本、治療病人，并成功將其治愈出院，為全球新冠防控提供了寶貴的經驗，也為醫(yī)防融合開展合作樹立了典范。

背 景

2019年底，突然出現(xiàn)的新型冠狀病毒SARS-CoV-2 所引起的新冠肺炎（COVID-19）疫情成為肆掠全球的新流行病。截至2021年3月4日，全球確診病例超過1億1千萬，死亡病例超過250萬。SARS-CoV-2病毒會入侵患者肺部，引起呼吸道疾病，也會感染腸道、泌尿系統(tǒng)、血液和其它器官系統(tǒng)。此外，一項早期武漢的研究顯示36.4%的患者出現(xiàn)神經疾病癥狀，包括頭痛、混亂、癲癇等。在后期日本的一項研究中，研究人員在有中樞神經系統(tǒng)（CNS）癥狀的COVID-19病例中用PCR方法檢測出SARS-CoV-2。

案 例

該患者為一名56歲男性，因疲勞和頭暈7天、發(fā)燒3天入院接受治療。流行病學調查顯示該患者在住院前直接接觸過一例新冠確診患者。臨床檢查患者胸部CT顯示，雙肺可見散在、斑片狀磨玻璃樣陰影，咽拭子PCR檢測顯示SARS-CoV-2陽性。結合臨床癥狀，該男子被確診為SARS-CoV-2感染并發(fā)呼吸衰竭。

患者入院后，依據(jù)病情接受了給氧及藥物等一系列抗病毒治療，但病情依舊持續(xù)惡化，并伴有呼吸困難。入院第10天，因呼吸窘迫等癥狀進入ICU接受進一步治療。在ICU治療期間，患者曾出現(xiàn)頻繁的面部痙攣，并伴有意識喪失。

                      圖1：該病例入院前后時間線及臨床診療指標

宏 基 因 組 測 序 

研究者采集了該患者腦脊液，從中分別提取了DNA和RNA，建庫后在華大智造基因測序儀MGISEQ-200RS 和 MGISEQ-2000RS上進行宏基因組測序。采用超高深度高通量測序，從RNA文庫中獲得了209,119,576 reads的原始數(shù)據(jù)，并且獲得了長度為29,857bp的SARS-CoV-2基因組。通過與已知SARS-CoV-2參考基因組比對發(fā)現(xiàn)，從該腦脊液樣本中測得了完整的SARS-CoV-2病毒基因組序列，與早期武漢流行毒株序列最為相似。這是目前首例報道的從腦脊液中測序出SARS-CoV-2完整序列的案例，也是當時首例對具有神經癥狀的患者在腦脊液中獲得病毒感染證據(jù)。

圖2A：SARS-CoV-2基因組測序深度（EPI_ISL_412386）

圖2B：SARS-CoV-2基因組（EPI_ISL_412386）的S基因、ORF3a和ORF8與參照基因組匹配結果

圖2C：SARS-CoV-2全基因組序列（EPI_ISL_412386）和通過GISAID獲得的29個SARS-CoV-2基因組，構建系統(tǒng)進化樹

人類冠狀病毒是一類呼吸道病毒，其中HCoV-OC43、HCoV-229E和SARS-CoV與引發(fā)或加劇神經系統(tǒng)疾病密切相關，并且在人腦中可以檢測到病毒RNA或傳染性病毒。初步報告顯示，一些COVID-19患者存在頭暈、頭痛、惡心、嘔吐、意識受損、急性腦血管疾病癲癇發(fā)作等中樞神經系統(tǒng)癥狀，再加上人腦中許多類型的細胞會表達易于與SARS CoV-2結合的ACE2，所以提示SARS-CoV-2可能具有中樞神經入侵能力。但一直沒有直接證據(jù)。

RT-PCR是目前檢測SARS-CoV-2最常用的方法，該方法既快速又經濟實惠。然而，RT-PCR對SARS-CoV-2的檢測往往通過識別病毒的一兩個序列來確認，會出現(xiàn)假陰性。另外測序技術在感染檢測中也有更好的靈敏度，一項研究表明，在61個可疑COVID-19樣本中，有22個樣品經RT-PCR檢測呈陰性或無定論，但經測序確認為陽性。

該研究中，SARS-CoV-2的全基因組序列是從腦脊液中通過超高深度測序獲得，表明SARS-CoV2已經存在于神經系統(tǒng)，在臨床治療中需要密切關注新冠肺炎患者的神經系統(tǒng)癥狀。同時也表明基因測序可以作為由特殊病原體引起的特定傳染病的臨床診斷方法之一。

結  語 

歷經千險，防控疫情，針對病毒樣本的全基因組測序已成為多地疫情防控的常態(tài)，這其中，華大智造測序儀呈現(xiàn)強勢助力之勢。在破解進口冷鏈新冠病毒全基因組測序難題中，山東省濟南市疾控中心依托MGISEQ-200平臺，解決了弱陽性樣本低病毒載量時難以獲得全基因組序列的困難。在疫情趨于穩(wěn)態(tài)控制之時，佛山市疾控中心借助MGISEQ-200測序儀及配套產品成功搭建首個常態(tài)化市級測序技術平臺，也為其他地區(qū)常態(tài)化疫情防控工作提供了寶貴經驗。此前，北京地壇醫(yī)院與中國CDC傳染病所聯(lián)合成立“感染識別聯(lián)合實驗室”，構建醫(yī)防協(xié)同的診斷平臺。此次，華大智造全力助力我國療系統(tǒng)和CDC系統(tǒng)合作，為我國傳染病防控強勢賦能，也將持續(xù)為我國新發(fā)突發(fā)傳染病診療救治和早期防控提供強有力的測序技術支持。

作者介紹

該研究第一作者為首都醫(yī)科大學附屬北京地壇醫(yī)院危重癥醫(yī)學科向攀、高麗麗、檢驗科徐新民、中國疾病預防控制中心傳染病預防控制所盧昕。

通訊作者為首都醫(yī)科大學附屬北京地壇醫(yī)院危重癥醫(yī)學科劉景院、檢驗科王雅杰、中國疾病預防控制中心傳染病預防控制所周海健。

該研究中DNA樣本和RNA樣本的宏基因組測序數(shù)據(jù)產生自華大智造MGISEQ-200RS 和 MGISEQ-2000RS測序平臺。