[论文解读] Phylogenetic analyses of the severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 reflected the several routes of introduction to Taiwan, the United States, and Japan

Tomoko Matsuda, Hikoyu Suzuki+1 more|arXiv (Cornell University)|Feb 20, 2020

SARS-CoV-2 and COVID-19 Research参考文献 20被引用 9

一句话总结

本研究通过对48个SARS-CoV-2基因组序列进行系统发育分析，表明该病毒独立地传入了台湾、美国和日本，挑战了单一传入事件的传统观点。研究发现，中国以外地区的病毒株呈现非单系聚类，识别出三个不同的病毒谱系（CTC、TCC、TCT），表明由于存在多次独立传入，边境管控措施效果有限。

ABSTRACT

Worldwide Severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) infection is disrupting in the economy and anxiety of people. The public anxiety has increased the psychological burden on government and healthcare professionals, resulting in a government worker suicide in Japan. The terrified people are asking the government for border measures. However, are border measures possible for this virus? By analyzing 48 almost complete virus genome sequences, we found out that the viruses that invaded Taiwan, the United States, and Japan were introduced independently. We identified thirteen parsimony-informative sites and three groups (CTC, TCC, and TCT). Viruses found outside China did not form a monophyletic clade, opposite to previous study. These results suggest the difficulty of implementing effective border measures against this virus.

研究动机与目标

• 调查SARS-CoV-2在台湾、美国和日本的遗传起源及传播路径。
• 基于病毒系统发育，评估边境管控措施在遏制SARS-CoV-2传播中的可行性。
• 确定非中国国家的SARS-CoV-2毒株是否形成单系类群，以判断是否存在单一传入事件。
• 识别反映传播动态的简约信息位点及遗传谱系。
• 通过评估旅行限制措施生物基础的局限性，为公共卫生政策提供依据。

提出的方法

• 使用来自全球分离株的48个近乎完整的SARS-CoV-2基因组序列进行系统发育分析。
• 应用最大简约法推断病毒序列之间的进化关系。
• 识别简约信息位点，以追踪遗传分化和谱系形成。
• 根据核苷酸替换，将病毒谱系分类为三组：CTC、TCC和TCT。
• 评估非中国SARS-CoV-2毒株的非单系聚类情况，以评估独立传入事件。
• 分析遗传数据，评估其对边境管控和传播动态的影响。

实验结果

研究问题

• RQ1 台湾、美国和日本的SARS-CoV-2分离株之间存在何种遗传关系？
• RQ2 来自中国以外地区的SARS-CoV-2毒株是否形成单系类群，表明存在单一传入事件？
• RQ3 台湾、美国和日本共发生了多少次独立传入事件？
• RQ4 哪些核苷酸位点为简约信息位点，并反映关键的进化分歧点？
• RQ5 病毒谱系（CTC、TCC、TCT）在多大程度上与地理来源及传播路径相关？

主要发现

• 台湾、美国和日本的SARS-CoV-2病毒为独立传入，而非源自单一来源。
• 非中国SARS-CoV-2毒株未形成单系类群，与早期假设的单一传入事件相矛盾。
• 识别出13个简约信息位点，表明各谱系间存在显著的遗传变异。
• 通过特定核苷酸替换，定义了三个不同的病毒谱系——CTC、TCC和TCT。
• 观察到的遗传多样性表明，病毒从原始来源（很可能为中国）发生了多次溢出事件。
• 研究结果表明，由于病毒传入事件的多重性，边境管控措施可能难以奏效。