新型冠状病毒基因组的演化分析及谱系划分取得进展

北京大学生命科学学院陆剑课题组与中国科学院昆明动物所吕雪梅、张亚平课题组，中国疾病预防控制中心谭文杰课题组合作在《科学通报》上发表了题为“Evolutionary analysis and lineage designation of SARS-CoV-2 genomes”的论文，解析了新型冠状病毒（以下简称新冠病毒）基因组的演化规律，提出了具有层次结构的谱系/亚谱系划分系统。

病毒的演化极其迅速，随着感染人数爆发性增加，新冠病毒会快速发展出许多不同的株系。探明病毒的谱系发生历史，对不同的毒株进行分型，结合流行病学及临床数据揭示新冠病毒的变异规律，对疫情的防控尤为重要。在研究团队前期的工作中，已根据两个高度连锁的位点将新冠病毒划分为L和S两个主要谱系，并描述了这两个谱系在传播过程中不同的行为模式。国际上也已发表诸多研究为新冠病毒进行分型。然而，随着新冠病毒基因组序列的迅速积累，人们又检测到并发表了成千上万的基因组变异，出现了许多值得进一步标记的亚型，大量相似的病毒序列对SARS-CoV-2基因组系统发育的可靠推断提出了重大挑战，亟需研究对这些新出现的变异进行梳理与描述，更加精细化地展示新冠病毒在人群中的演变轨迹。

为解决这一问题，研究团队分析了121，618个高质量的病毒基因组中的单核苷酸变异（SNV），在L和S分型的基础上，根据3个主导性SNV将L谱系划分为L1和L2两个主要亚谱系，再根据位点的突变频率和连锁性筛选出201个代表性SNV，进一步逐级划分出130个亚谱系（S中37个，L1中35个，L2中58个），绘制成了完整的反映各个谱系之间亲缘关系的单倍型网络图（图1）。作者同时建立了实时更新的配套网站方便查看亚谱系信息，此外用户还可自由上传新冠病毒基因组序列进行谱系鉴定。

为阐明不同亚谱系的病毒的流行程度是否有所不同，作者依据上述谱系划分系统对有具体采样时间信息的119，168个高质量病毒基因组进行划分，并挖掘了这些谱系的时空分布演变规律。研究发现，各个谱系在不同地域上的传播表现十分不同。例如，在欧洲（n=71，120），大多数病毒属于L谱系（70，434，99.0％），其中L2d（26，206，36.8％）和L2b（19，416，27.3％）是两个最大的亚谱系，而在亚洲（n=8066），S谱系占到了7.1％（576），L谱系最初以L2d（2381，29.5％）为主，但随后L2g的频率显着增加。其余大洲各个谱系出现的频率也不尽相同。（图2）这表明，在地理条件、交通运输、文化风俗、防疫政策、超级传播者等各种因素共同作用下，病毒谱系在不同地域之间有各自独特的分布模式，这就为病例的分子溯源提供了理论依据。(生物谷Bioon.com）