SARS-CoV-2の参照配列の確立と変異解析

The establishment of reference sequence for SARS-CoV-2 and variation analysis.

• Changtai Wang
• Zhongping Liu
• Zixiang Chen
• Xin Huang
• Mengyuan Xu
• Tengfei He
• Zhenhua Zhang

抄録

2019年12月頃から、世界保健機関（WHO）からCOVID-19と命名された肺炎の流行が中国・武漢で勃発し、世界中に広がっています。国際ウイルス分類学委員会のコロナウイルス研究会によって重症急性呼吸器症候群コロナウイルス2（SARS-CoV-2）と命名された新しいコロナウイルスが間もなく原因であることが判明しました。現在、臨床核酸検出の感度は限られており、遺伝的変異と関連しているかどうかは不明である。本研究では、国立生物工学情報センターおよびGISAIDデータベースからSARAS-CoV-2株の95個の完全長ゲノム配列を検索し、多重配列アラインメントおよび系統解析を行って参照配列を確立し、SARS-CoV-2ゲノムに沿った配列変異を解析した。その結果、全ウイルス株の相同性は概ね高く、中でもヌクレオチドレベルで99.99％（99.91％-100％）、アミノ酸レベルで99.99％（99.79％-100％）であった。オープンリーディングフレーム（ORF）領域の全体的な変異は少ないが、1a, 1b, S, 3a, M, 8, N領域の13の変異部位が同定され、そのうちORF 8のnt28144位置は30.53％（29/95）、ORF 1aのnt8782位置は29.47％（28/95）の変異率を示した。これらの結果から、SARS-COV-2には選択的な変異が存在する可能性があり、プライマーやプローブを設計する際には特定の領域を避ける必要があることが示唆された。SARS-CoV-2の標準配列が確立されれば、SARS-CoV-2ウイルスの生物学的研究だけでなく、将来的にはSARS-CoV-2感染症の診断、臨床モニタリング、介入にも役立つと考えられる。

Starting around December 2019, an epidemic of pneumonia, which was named COVID-19 by the World Health Organization, broke out in Wuhan, China, and is spreading throughout the world. A new coronavirus, named severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) by the Coronavirus Study Group of the International Committee on Taxonomy of Viruses was soon found to be the cause. At present, the sensitivity of clinical nucleic acid detection is limited, and it is still unclear whether it is related to genetic variation. In this study, we retrieved 95 full-length genomic sequences of SARAS-CoV-2 strains from the National Center for Biotechnology Information and GISAID databases, established the reference sequence by conducting multiple sequence alignment and phylogenetic analyses, and analyzed sequence variations along the SARS-CoV-2 genome. The homology among all viral strains was generally high, among them, 99.99% (99.91%-100%) at the nucleotide level and 99.99% (99.79%-100%) at the amino acid level. Although overall variation in open-reading frame (ORF) regions is low, 13 variation sites in 1a, 1b, S, 3a, M, 8, and N regions were identified, among which positions nt28144 in ORF 8 and nt8782 in ORF 1a showed mutation rate of 30.53% (29/95) and 29.47% (28/95), respectively. These findings suggested that there may be selective mutations in SARS-COV-2, and it is necessary to avoid certain regions when designing primers and probes. Establishment of the reference sequence for SARS-CoV-2 could benefit not only biological study of this virus but also diagnosis, clinical monitoring and intervention of SARS-CoV-2 infection in the future.

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