結(jié)核病是由結(jié)核分枝桿菌（M.tb)引起的，而艾滋病則是由人類免疫缺陷病毒（HIV）引起。一個(gè)是細(xì)菌，是病毒，它們卻能"狼狽為奸"，給患者帶來雙重打擊。

據(jù)世界衛(wèi)生組織（WHO）最新的數(shù)據(jù)顯示，2022年，結(jié)核病導(dǎo)致130萬人死亡，其中16.7萬是HIV感染者。HIV感染會(huì)使感染者患結(jié)核病的風(fēng)險(xiǎn)增加20倍，同樣，結(jié)核分枝桿菌感染也會(huì)加劇艾滋病患者的癥狀1。

隨著時(shí)間的推移，結(jié)核病和艾滋病患者可能面臨病原體耐藥性增加的風(fēng)險(xiǎn)。WHO將抗病原微生物藥物耐藥列為全球十大公共衛(wèi)生威脅之一。為了應(yīng)對這一挑戰(zhàn)，基于大規(guī)模平行測序技術(shù)（MPS）的靶向測序技術(shù)被證明在微生物溯源和耐藥基因的發(fā)現(xiàn)方面優(yōu)勢突出，與傳統(tǒng)分子檢測方法相比，兼顧檢測特異性和敏感性的同時(shí)，能提供更全面的變異信息。

華大智造ATOPlex多重PCR建庫平臺(tái)以超高重PCR技術(shù)為核心，能夠同時(shí)對多個(gè)目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行靶向擴(kuò)增，panel可定制，對投入DNA完整性要求低，擴(kuò)增可在一管中進(jìn)行且具有防污染體系，搭配華大智造測序儀和自動(dòng)化平臺(tái)可實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量靶向測序。

在公共衛(wèi)生領(lǐng)域，基于ATOPlex多重PCR建庫平臺(tái)，華大智造已推出針對新冠、甲流乙流、猴痘、登革熱等多種傳染性疾病的即用型全流程測序組合產(chǎn)品。近期，華大智造新推出了針對HIV病毒和結(jié)核分枝桿菌的兩款靶向擴(kuò)增測序組合產(chǎn)品，全面涵蓋HIV病毒和結(jié)核分枝桿菌及其耐藥基因檢測的建庫-測序-分析全流程。

ATOPlex技術(shù)特點(diǎn)

HIV-1耐藥測序組合產(chǎn)品

• 產(chǎn)品介紹

華大智造基于DNBSEQ-G99、DNBSEQ-E25和MGISEQ-200測序平臺(tái)，現(xiàn)正式推出HIV-1耐藥測序組合產(chǎn)品，用基因科技賦能艾滋病防 控。該組合產(chǎn)品基于ATOPlex文庫制備試劑，搭配自主研發(fā)的自動(dòng)化樣本制備系統(tǒng)和分析軟件，覆蓋建庫，測序及報(bào)告產(chǎn)出全流程，可對樣本中的HIV-1病毒進(jìn)行快速、精準(zhǔn)的耐藥檢測和分型。

• 產(chǎn)品亮點(diǎn)

支持低頻耐藥位點(diǎn)檢測

基于深度測序，能夠檢出Sanger測序無法檢出的頻率低于20%的耐藥位點(diǎn)。

自動(dòng)化程度高

搭配自動(dòng)化文庫制備系統(tǒng)MGISP-100、MGISP-960及HIV-GenomePro生信分析平臺(tái)，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化建庫和數(shù)據(jù)分析，省時(shí)省力。

分析功能豐富

HIV-GenomePro軟件具有病毒分型、基因組裝、變異檢測和進(jìn)化溯源分析等功能，可實(shí)現(xiàn)耐藥位點(diǎn)的精準(zhǔn)預(yù)測和注釋，還可合并多樣本組裝序列進(jìn)行HIV-trace分析，獲得分子網(wǎng)絡(luò)圖。

HIV-1耐藥測序組合產(chǎn)品全流程

• 實(shí)測數(shù)據(jù)

以從血漿和培養(yǎng)毒株中提取的RNA為樣本進(jìn)行文庫制備，基于DNBSEQ-G99ARS平臺(tái)進(jìn)行測序與分析，并與Sanger測序結(jié)果進(jìn)行對比。

• 與Sanger測序結(jié)果一致性高

利用HIV-1耐藥測序組合產(chǎn)品得到的測序結(jié)果與Sanger測序方案所得的序列一致性＞98%，分型結(jié)果基本一致。

• 可檢測低頻突變

HIV-1耐藥測序組合產(chǎn)品能檢出Sanger測序方案無法檢出的低頻突變（紅色標(biāo)記的耐藥位點(diǎn)），括號內(nèi)為突變頻率。

以從培養(yǎng)毒株中提取的RNA為樣本（參考耐藥位點(diǎn): Y115F, M184V, K219E, K103N, E138G, V179E），進(jìn)行濃度梯度稀釋后，分別進(jìn)行文庫制備、測序與分析，當(dāng)反應(yīng)中的病毒拷貝數(shù)為7.67E+02的時(shí)候，所有參考耐藥位點(diǎn)均能被準(zhǔn)確檢出。因此最低檢測限可低至102cps/rxn。各個(gè)突變位點(diǎn)的突變頻率在不同濃度梯度中也均極為接近，表明具有優(yōu)異的重復(fù)性。

• 分析功能豐富

HIV-GenomePro分析軟件具有豐富的功能，如基因組裝、耐藥位點(diǎn)注釋、進(jìn)化溯源分析等。

基因深度覆蓋圖，“深度覆蓋圖”展示了每個(gè)染色體/基因組片段的reads深度覆蓋情況，X軸為染色體/基因組片段的堿基坐標(biāo)，Y軸為reads深度的lg轉(zhuǎn)換值。

耐藥分析結(jié)果

進(jìn)化溯源分析圖

ATOPlex結(jié)核分枝桿菌擴(kuò)增測序組合產(chǎn)品

• 產(chǎn)品介紹

基于ATOPlex多重PCR技術(shù)，華大智造推出ATOPlex MTB建庫試劑盒，結(jié)合DNBSEQ測序平臺(tái)，可對結(jié)核分枝桿菌的耐藥和鑒定區(qū)域進(jìn)行快速、精準(zhǔn)的靶向測序。同時(shí)MTB-Explorer軟件可對結(jié)核分枝桿菌復(fù)合群（MTBC）和分枝桿菌進(jìn)行分型、變異檢測、耐藥預(yù)測、進(jìn)化溯源等自動(dòng)分析，并生成報(bào)告。此組合產(chǎn)品覆蓋建庫、測序到報(bào)告產(chǎn)出全流程，可全面助力公共衛(wèi)生防控。

• 產(chǎn)品亮點(diǎn)

樣本無需培養(yǎng)

此組合產(chǎn)品支持痰液、灌洗液等混合樣本輸入，無需進(jìn)行微生物培養(yǎng)。

建庫操作簡便

基于ATOPlex多重PCR建庫平臺(tái)，僅需單管內(nèi)2步擴(kuò)增即可實(shí)現(xiàn)靶區(qū)域擴(kuò)增建庫。

軟件分析功能全

參考WHO發(fā)布的《結(jié)核耐藥相關(guān)變異目錄》注釋變異，全面覆蓋一、二級耐藥相關(guān)變異超1200個(gè)；涵蓋目錄收錄的15種一線、二線抗結(jié)核藥物耐藥基因信息；52個(gè)基因或基因片段的變異信息；支持結(jié)核分枝桿菌復(fù)合群（MTBC）鑒定，spoligotype分型鑒定；174種分枝桿菌鑒定、進(jìn)化溯源分析。

全流程速度快

搭配DNBSEQ-G99ARS測序儀，從核酸到報(bào)告全流程最快24h完成；適配DNBSEQ-E25測序儀，從核酸到報(bào)告全流程最快30h完成。

ATOPlex結(jié)核分枝桿菌擴(kuò)增測序組合產(chǎn)品全流程

• MTB-Explorer軟件報(bào)告頁面展示

MTB-Explorer分析軟件能夠?qū)ν慌畏治龅乃袠颖旧蓞R總報(bào)告，點(diǎn)擊對應(yīng)鏈接可打開單個(gè)樣本報(bào)告；基本信息頁面展示樣本的分枝桿菌鑒定結(jié)果，分枝桿菌感染類型，樣本中分枝桿菌的豐度比例（MTB reads/NTM reads %），彩色總覽圖能夠直觀的展示出樣本中所檢出的15種藥物對應(yīng)的耐藥變異位點(diǎn)的個(gè)數(shù)。

耐藥報(bào)告結(jié)果總覽

*備注：標(biāo)題表示該樣本的名稱和譜系，彩色外圈表示W(wǎng)HO收錄的與抗結(jié)核藥耐藥相關(guān)的變異數(shù)目，灰色內(nèi)圈表示該樣本所檢測到的對應(yīng)的耐藥基因變異數(shù)目。

突變檢測報(bào)告頁面展示樣本中檢測到的所有突變數(shù)目，耐藥相關(guān)突變數(shù)目（收錄于WHO耐藥變異目錄的一、二級變異）；不確定顯著性突變和耐藥不相關(guān)突變的檢測數(shù)目（收錄于WHO耐藥變異目錄的三、四和五級變異）；其他突變的檢測數(shù)目（未被WHO目錄收錄的變異），報(bào)告表格還展示每個(gè)變異位點(diǎn)的突變頻率、突變堿基測序深度、耐藥置信水平注釋；IGV圖為每個(gè)變異在基因組上對應(yīng)位置的突變堿基測序深度情況提供可視化窗口。

IGV圖

MTB-Explorer軟件匯總報(bào)告能夠?yàn)橥慌畏治龅乃袠颖咀詣?dòng)構(gòu)建進(jìn)化樹和SNP距離分析熱圖。

進(jìn)化樹分析圖

SNP距離分析熱圖

結(jié)語

華大智造HIV-1耐藥測序組合產(chǎn)品及ATOPlex結(jié)核分枝桿菌擴(kuò)增測序組合產(chǎn)品，數(shù)據(jù)產(chǎn)出質(zhì)量優(yōu)異，軟件功能強(qiáng)大，能夠?yàn)椴≡w的變異監(jiān)測和耐藥分析提供強(qiáng)大的工具支撐。

在公共衛(wèi)生領(lǐng)域，華大智造已形成病原微生物宏基因組測序、靶向測序、全基因組測序等應(yīng)用場景的全流程產(chǎn)品組合。未來，秉承著“創(chuàng)新智造引領(lǐng)生命科技”的理念，華大智造將持續(xù)創(chuàng)新，為病原微生物的鑒定、耐藥和溯源分析提供更自動(dòng)、更便捷、更高效的自主核心工具，為公共衛(wèi)生防控事業(yè)添磚加瓦。

參考文獻(xiàn)1.Azevedo-Pereira J M, Pires D, Calado M, et al. HIV/Mtb co-infection: from the amplification of disease pathogenesis to an “emerging syndemic”[J]. Microorganisms, 2023, 11(4): 853.

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