由英国厄勒姆研究所和利物浦大学领导的全球科学家联盟近日实现了一个重要的里程碑。他们开发的新方法能够将每个细菌基因组的测序成本降至10美元以下，从而有助于细菌病原体测序的全面普及。

在新冠肺炎大流行之际，各个国家具备快速全基因组测序（WGS）的能力就变得越来越重要。发表在《Genome Biology》上的这种方法可以应用于大量的细菌病原体，并将加强全球研究合作，以应对未来的流行病。

在过去的十年中，全基因组测序彻底改变了人们对微生物流行病的认识。WGS数据可用于疾病监测、功能基因组学和病原体进化的探索，这促使公共卫生人员和研究人员都采用基于基因组的方法。

然而，大多数微生物的基因组测序仍然很昂贵，主要的成本来自样本运输和DNA文库构建。到目前为止，大规模的细菌基因组项目只能在世界上少数几个测序中心进行。通过这项研究，科学家团队让世界各地的实验室都能采用这项技术。

共同通讯作者、厄勒姆研究所的所长Neil Hall教授称：“自从第一个细菌基因组被测序以来，已经过去26年了，现在可以大规模地对细菌分离株进行测序。然而，中低收入国家的科学家仍然受到限制，无法使用这项突破性的技术。”

他认为，病原体基因组分析领域也需要“大众化”。因此，他们开发出一种新策略，让许多经济条件有限的研究人员也能对大量的细菌分离株进行测序。

1万个沙门氏菌基因组

这项大规模的基因组测序计划是由全球性1万个沙门氏菌基因组研究联盟（10KSG）牵头的。这个联盟包含16个国家的科学家，将重点研究肠道沙门氏菌（Salmonella enterica），这是一种具有全球意义的病原体，可导致感染和致命疾病。

10KSG的目标是让中低收入国家更容易获得基因组数据，尤其是撒哈拉以南非洲地区，这里的沙门氏菌致死率特别高。了解大量沙门氏菌的基因组构成是当务之急，因此该项目对来自非洲和拉丁美洲的10,000个沙门氏菌基因组进行了测序和分析。

此次开发的创新WGS方法旨在简化细菌的大规模采集和基因组测序。在不到一年的时间里，研究人员从中低收入国家中采集了10400多个临床和环境细菌分离株。

利物浦大学的研究人员开发出样本物流管道，将热灭活的细菌分离株在室温条件下从世界各地运往英国。随后，厄勒姆研究所采用独特的LITE方案对菌株进行了测序。LITE是一种低成本、低起始量的自动化基因组测序方法。

总的来说，在文库构建、DNA测序和生物信息学分析完成后，每个细菌基因组的试剂总成本不到10美元（约合7.50英镑）。

利物浦大学的微生物病理学教授Jay Hinton表示：“在中低收入国家，公共卫生人员面临的最大挑战之一是如何获得最先进的技术。由于物流和经济方面的原因，这个细菌疾病负担最重的地区却没有从WGS的广泛应用中受益。10,000个沙门氏菌基因组计划就是为了解决这种不平等问题。”

利物浦大学的研究助理Blanca perez Sepulveda博士负责全球样本采集、优化和分析。他补充说：“对中低收入国家而言，大规模基因组测序和细菌病原体分析的采用将是一项巨大的公共卫生和监测资产。在本项研究中，我们已经建立了一个高效且相对便宜的管道，可用于细菌基因组的全球采集和测序。”

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perez-Sepulveda, B.M., Heavens, D., pulford, C.V. et al. An accessible, efficient and global approach for the large-scale sequencing of bacterial genomes. Genome Biol 22, 349 (2021). https://doi.org/10.1186/s13059-021-02536-3