Published February 17, 2021 | Version v1
Publication Open

High throughput detection and genetic epidemiology of SARS-CoV-2 using COVIDSeq next-generation sequencing

Creators

  • 1. Institute of Genomics and Integrative Biology
  • 2. Academy of Scientific and Innovative Research
  • 3. Institute of Medical Sciences and Sum Hospital
  • 4. Sawai ManSingh Medical College and Hospital
  • 5. Kurnool Medical College
  • 6. Institute of Medical Sciences

Description

The rapid emergence of coronavirus disease 2019 (COVID-19) as a global pandemic affecting millions of individuals globally has necessitated sensitive and high-throughput approaches for the diagnosis, surveillance, and determining the genetic epidemiology of SARS-CoV-2. In the present study, we used the COVIDSeq protocol, which involves multiplex-PCR, barcoding, and sequencing of samples for high-throughput detection and deciphering the genetic epidemiology of SARS-CoV-2. We used the approach on 752 clinical samples in duplicates, amounting to a total of 1536 samples which could be sequenced on a single S4 sequencing flow cell on NovaSeq 6000. Our analysis suggests a high concordance between technical duplicates and a high concordance of detection of SARS-CoV-2 between the COVIDSeq as well as RT-PCR approaches. An in-depth analysis revealed a total of six samples in which COVIDSeq detected SARS-CoV-2 in high confidence which were negative in RT-PCR. Additionally, the assay could detect SARS-CoV-2 in 21 samples and 16 samples which were classified inconclusive and pan-sarbeco positive respectively suggesting that COVIDSeq could be used as a confirmatory test. The sequencing approach also enabled insights into the evolution and genetic epidemiology of the SARS-CoV-2 samples. The samples were classified into a total of 3 clades. This study reports two lineages B.1.112 and B.1.99 for the first time in India. This study also revealed 1,143 unique single nucleotide variants and added a total of 73 novel variants identified for the first time. To the best of our knowledge, this is the first report of the COVIDSeq approach for detection and genetic epidemiology of SARS-CoV-2. Our analysis suggests that COVIDSeq could be a potential high sensitivity assay for the detection of SARS-CoV-2, with an additional advantage of enabling the genetic epidemiology of SARS-CoV-2.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

استلزم الظهور السريع لمرض فيروس كورونا 2019 (COVID -19) كجائحة عالمية تؤثر على ملايين الأفراد على مستوى العالم اتباع مناهج حساسة وعالية الإنتاجية للتشخيص والمراقبة وتحديد الأوبئة الوراثية لفيروس كورونا 2 المرتبط بمتلازمة الجهاز التنفسي الحادة الوخيمة. في هذه الدراسة، استخدمنا بروتوكول COVIDSeq، الذي يتضمن تفاعل البوليميراز المتسلسل متعدد الكلور، والترميز الشريطي، وتسلسل العينات للكشف عالي الإنتاجية وفك رموز الأوبئة الوراثية لفيروس كورونا 2 المرتبط بمتلازمة الجهاز التنفسي الحادة الوخيمة. استخدمنا النهج على 752 عينة سريرية في نسخ مكررة، تصل إلى ما مجموعه 1536 عينة يمكن تسلسلها على خلية تدفق تسلسل S4 واحدة على NovaSeq 6000. يشير تحليلنا إلى توافق عالٍ بين التكرارات الفنية والتوافق العالي للكشف عن SARS - CoV -2 بين نهج COVIDSeq وكذلك نهج RT - PCR. كشف تحليل متعمق ما مجموعه ست عينات كشف فيها فيروس كورونا عن فيروس كورونا 2 المرتبط بمتلازمة الجهاز التنفسي الحادة الوخيمة بثقة عالية والتي كانت سلبية في RT - PCR. بالإضافة إلى ذلك، يمكن للفحص اكتشاف فيروس كورونا 2 المرتبط بمتلازمة الجهاز التنفسي الحادة الوخيمة في 21 عينة و 16 عينة تم تصنيفها على أنها غير حاسمة وإيجابية بشكل عام على التوالي مما يشير إلى أنه يمكن استخدام فيروس كورونا كاختبار تأكيدي. أتاح نهج التسلسل أيضًا رؤى حول التطور وعلم الأوبئة الوراثية لعينات فيروس كورونا 2 المرتبط بمتلازمة الجهاز التنفسي الحادة الوخيمة. تم تصنيف العينات إلى ما مجموعه 3 طبقات. تشير هذه الدراسة إلى سلالتين B.1.112 و B.1.99 لأول مرة في الهند. كشفت هذه الدراسة أيضًا عن 1143 نوعًا فريدًا من النيوكليوتيدات المفردة وأضافت ما مجموعه 73 نوعًا جديدًا تم تحديدها لأول مرة. على حد علمنا، هذا هو التقرير الأول لنهج COVIDSeq للكشف عن فيروس كورونا 2 المرتبط بمتلازمة الجهاز التنفسي الحادة الوخيمة وعلم الأوبئة الوراثية. يشير تحليلنا إلى أن فيروس كورونا يمكن أن يكون اختبارًا محتملًا عالي الحساسية للكشف عن فيروس كورونا 2 المرتبط بمتلازمة الجهاز التنفسي الحادة الوخيمة، مع ميزة إضافية تتمثل في تمكين علم الأوبئة الوراثية لفيروس كورونا 2 المرتبط بمتلازمة الجهاز التنفسي الحادة الوخيمة.

Translated Description (French)

L'émergence rapide de la maladie à coronavirus 2019 (COVID-19) en tant que pandémie mondiale affectant des millions d'individus dans le monde a nécessité des approches sensibles et à haut débit pour le diagnostic, la surveillance et la détermination de l'épidémiologie génétique du SRAS-CoV-2. Dans la présente étude, nous avons utilisé le protocole COVIDSeq, qui implique le multiplexage-PCR, le codage à barres et le séquençage des échantillons pour la détection à haut débit et le déchiffrement de l'épidémiologie génétique du SRAS-CoV-2. Nous avons utilisé l'approche sur 752 échantillons cliniques en double, soit un total de 1536 échantillons qui ont pu être séquencés sur une seule cellule de flux de séquençage S4 sur NovaSeq 6000. Notre analyse suggère une forte concordance entre les doublons techniques et une forte concordance de détection du SRAS-CoV-2 entre les approches COVIDSeq et RT-PCR. Une analyse approfondie a révélé un total de six échantillons dans lesquels COVIDSeq a détecté le SRAS-CoV-2 avec un degré de confiance élevé, qui étaient négatifs pour la RT-PCR. De plus, le test a pu détecter le SRAS-CoV-2 dans 21 échantillons et 16 échantillons qui ont été classés non concluants et pan-sarbeco positifs respectivement, ce qui suggère que COVIDSeq pourrait être utilisé comme test de confirmation. L'approche par séquençage a également permis de mieux comprendre l'évolution et l'épidémiologie génétique des échantillons de SRAS-CoV-2. Les échantillons ont été classés en un total de 3 clades. Cette étude rapporte deux lignées B.1.112 et B.1.99 pour la première fois en Inde. Cette étude a également révélé 1 143 variants nucléotidiques uniques et a ajouté un total de 73 nouveaux variants identifiés pour la première fois. À notre connaissance, il s'agit du premier rapport de l'approche COVIDSeq pour la détection et l'épidémiologie génétique du SRAS-CoV-2. Notre analyse suggère que COVIDSeq pourrait être un test potentiel de haute sensibilité pour la détection du SRAS-CoV-2, avec un avantage supplémentaire de permettre l'épidémiologie génétique du SRAS-CoV-2.

Translated Description (Spanish)

La rápida aparición de la enfermedad por coronavirus 2019 (COVID-19) como una pandemia mundial que afecta a millones de personas en todo el mundo ha requerido enfoques sensibles y de alto rendimiento para el diagnóstico, la vigilancia y la determinación de la epidemiología genética del SARS-CoV-2. En el presente estudio, utilizamos el protocolo COVIDSeq, que implica la PCR múltiple, el código de barras y la secuenciación de muestras para la detección de alto rendimiento y el desciframiento de la epidemiología genética del SARS-CoV-2. Utilizamos el enfoque en 752 muestras clínicas por duplicado, lo que equivale a un total de 1536 muestras que podrían secuenciarse en una sola celda de flujo de secuenciación S4 en NovaSeq 6000. Nuestro análisis sugiere una alta concordancia entre los duplicados técnicos y una alta concordancia de detección de SARS-CoV-2 entre los enfoques de COVIDSeq y RT-PCR. Un análisis en profundidad reveló un total de seis muestras en las que COVIDSeq detectó SARS-CoV-2 con alta confianza que fueron negativas en RT-PCR. Además, el ensayo pudo detectar SARS-CoV-2 en 21 muestras y 16 muestras que se clasificaron como no concluyentes y pan-sarbeco positivas, respectivamente, lo que sugiere que COVIDSeq podría usarse como prueba de confirmación. El enfoque de secuenciación también permitió obtener información sobre la evolución y la epidemiología genética de las muestras de SARS-CoV-2. Las muestras se clasificaron en un total de 3 clados. Este estudio reporta dos linajes B.1.112 y B.1.99 por primera vez en la India. Este estudio también reveló 1.143 variantes únicas de un solo nucleótido y añadió un total de 73 variantes nuevas identificadas por primera vez. Hasta donde sabemos, este es el primer informe del enfoque COVIDSeq para la detección y la epidemiología genética del SARS-CoV-2. Nuestro análisis sugiere que COVIDSeq podría ser un posible ensayo de alta sensibilidad para la detección del SARS-CoV-2, con la ventaja adicional de permitir la epidemiología genética del SARS-CoV-2.

Files

journal.pone.0247115&type=printable.pdf

Files (2.4 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:988d52b2442c008be80e17f74fe49152
2.4 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
الكشف عن الإنتاجية العالية وعلم الأوبئة الوراثية لفيروس كورونا 2 المرتبط بمتلازمة الجهاز التنفسي الحادة الوخيمة باستخدام تسلسل الجيل التالي من فيروس كورونا
Translated title (French)
Détection à haut débit et épidémiologie génétique du SRAS-CoV-2 à l'aide du séquençage de nouvelle génération de COVIDSeq
Translated title (Spanish)
Detección de alto rendimiento y epidemiología genética del SARS-CoV-2 utilizando la secuenciación de próxima generación de COVIDSeq

Identifiers

Other
https://openalex.org/W3131334373
DOI
10.1371/journal.pone.0247115

Is supplement to
https://openalex.org/W4242564129 (Other)
https://openalex.org/W4230973849 (Other)
https://openalex.org/W2367858420 (Other)
https://openalex.org/W2160274196 (Other)
https://openalex.org/W2147480364 (Other)
https://openalex.org/W2058924868 (Other)
https://openalex.org/W2020841678 (Other)
https://openalex.org/W2004923837 (Other)
https://openalex.org/W1985205676 (Other)
https://openalex.org/W1541805825 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
India

References

  • https://openalex.org/W1984068087
  • https://openalex.org/W2102278945
  • https://openalex.org/W2108234281
  • https://openalex.org/W2111647009
  • https://openalex.org/W2119362018
  • https://openalex.org/W2131271579
  • https://openalex.org/W2148657023
  • https://openalex.org/W2161815151
  • https://openalex.org/W2336330109
  • https://openalex.org/W2529838505
  • https://openalex.org/W2605343262
  • https://openalex.org/W2780605771
  • https://openalex.org/W2952045272
  • https://openalex.org/W2982023279
  • https://openalex.org/W3001897055
  • https://openalex.org/W3003217347
  • https://openalex.org/W3003680908
  • https://openalex.org/W3004318991
  • https://openalex.org/W3006007867
  • https://openalex.org/W3007878828
  • https://openalex.org/W3010020071
  • https://openalex.org/W3010890049
  • https://openalex.org/W3013323180
  • https://openalex.org/W3015914307
  • https://openalex.org/W3017106545
  • https://openalex.org/W3024506939
  • https://openalex.org/W3029142262
  • https://openalex.org/W3030825265
  • https://openalex.org/W3037415179
  • https://openalex.org/W3040585768
  • https://openalex.org/W3042091277
  • https://openalex.org/W3043124965
  • https://openalex.org/W3043177992
  • https://openalex.org/W3044752240
  • https://openalex.org/W3087717799
  • https://openalex.org/W3106112823
  • https://openalex.org/W3154109978
  • https://openalex.org/W4205331403
  • https://openalex.org/W4205409780
  • https://openalex.org/W4249664645