Published August 18, 2021 | Version v1
Publication Open

DeepSARS: simultaneous diagnostic detection and genomic surveillance of SARS-CoV-2

Creators

  • 1. ETH Zurich
  • 2. University of Geneva
  • 3. Institute for Biomedical Engineering
  • 4. Fundación Ciencias Exactas y Naturales
  • 5. University of Buenos Aires
  • 6. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
  • 7. Directorate of Health

Description

Abstract The continued spread of SARS-CoV-2 and emergence of new variants with higher transmission rates and/or partial resistance to vaccines has further highlighted the need for large-scale testing and genomic surveillance. However, current diagnostic testing (e.g., PCR) and genomic surveillance methods (e.g., whole genome sequencing) are performed separately, thus limiting the detection and tracing of SARS-CoV-2 and emerging variants. Here, we developed DeepSARS, a high-throughput platform for simultaneous diagnostic detection and genomic surveillance of SARS-CoV-2 by the integration of molecular barcoding, targeted deep sequencing, and computational phylogenetics. DeepSARS enables highly sensitive viral detection, while also capturing genomic diversity and viral evolution. We show that DeepSARS can be rapidly adapted for identification of emerging variants, such as alpha, beta, gamma, and delta strains, and profile mutational changes at the population level. DeepSARS sets the foundation for quantitative diagnostics that capture viral evolution and diversity. Abstract Figure Graphical abstract DeepSARS uses molecular barcodes (BCs) and multiplexed targeted deep sequencing (NGS) to enable simultaneous diagnostic detection and genomic surveillance of SARS-CoV-2.

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

Translated Description (Arabic)

وقد أبرز الانتشار المستمر لفيروس كورونا 2 المرتبط بمتلازمة الجهاز التنفسي الحادة الوخيمة وظهور متغيرات جديدة ذات معدلات انتقال أعلى و/أو مقاومة جزئية للقاحات الحاجة إلى إجراء اختبارات ومراقبة جينية على نطاق واسع. ومع ذلك، يتم إجراء الاختبارات التشخيصية الحالية (على سبيل المثال، تفاعل البوليميراز المتسلسل) وطرق المراقبة الجينية (على سبيل المثال، تسلسل الجينوم الكامل) بشكل منفصل، مما يحد من اكتشاف وتتبع سارس- كوف-2 والمتغيرات الناشئة. هنا، طورنا DeepSARS، وهي منصة عالية الإنتاجية للكشف التشخيصي المتزامن والمراقبة الجينية لـ SARS - CoV -2 من خلال دمج الترميز الشريطي الجزيئي، والتسلسل العميق المستهدف، وعلم الوراثة الحسابي. يتيح DeepSARS الكشف الفيروسي عالي الحساسية، مع التقاط التنوع الجيني والتطور الفيروسي أيضًا. نظهر أنه يمكن تكييف DeepSARS بسرعة لتحديد المتغيرات الناشئة، مثل سلالات ألفا وبيتا وغاما ودلتا، والتغيرات الطفرية الجانبية على مستوى السكان. يضع DeepSARS الأساس للتشخيص الكمي الذي يلتقط التطور والتنوع الفيروسي. الشكل التجريدي يستخدم الملخص الرسومي DeepSARS الباركود الجزيئي (BCs) والتسلسل العميق المستهدف المتعدد (NGS) لتمكين الكشف التشخيصي المتزامن والمراقبة الجينية لـ SARS - CoV -2.

Translated Description (French)

Résumé La propagation continue du SRAS-CoV-2 et l'émergence de nouveaux variants avec des taux de transmission plus élevés et/ou une résistance partielle aux vaccins ont en outre mis en évidence la nécessité de tests et d'une surveillance génomique à grande échelle. Cependant, les tests de diagnostic actuels (par exemple, la PCR) et les méthodes de surveillance génomique (par exemple, le séquençage du génome entier) sont effectués séparément, limitant ainsi la détection et le traçage du SRAS-CoV-2 et des variants émergents. Ici, nous avons développé DeepSARS, une plate-forme à haut débit pour la détection diagnostique et la surveillance génomique simultanées du SRAS-CoV-2 par l'intégration du codage à barres moléculaires, du séquençage profond ciblé et de la phylogénétique computationnelle. DeepSARS permet une détection virale très sensible, tout en capturant la diversité génomique et l'évolution virale. Nous montrons que DeepSARS peut être rapidement adapté pour l'identification de variants émergents, tels que les souches alpha, bêta, gamma et delta, et les changements mutationnels de profil au niveau de la population. DeepSARS jette les bases d'un diagnostic quantitatif qui capture l'évolution et la diversité virales. Figure abstraite Résumé graphique DeepSARS utilise des codes à barres moléculaires (BC) et un séquençage profond ciblé multiplexé (NGS) pour permettre la détection diagnostique et la surveillance génomique simultanées du SRAS-CoV-2.

Translated Description (Spanish)

Resumen La propagación continua del SARS-CoV-2 y la aparición de nuevas variantes con mayores tasas de transmisión y/o resistencia parcial a las vacunas ha resaltado aún más la necesidad de pruebas a gran escala y vigilancia genómica. Sin embargo, las pruebas de diagnóstico actuales (por ejemplo, PCR) y los métodos de vigilancia genómica (por ejemplo, secuenciación del genoma completo) se realizan por separado, lo que limita la detección y el rastreo del SARS-CoV-2 y las variantes emergentes. Aquí, desarrollamos DeepSARS, una plataforma de alto rendimiento para la detección diagnóstica simultánea y la vigilancia genómica del SARS-CoV-2 mediante la integración de códigos de barras moleculares, secuenciación profunda dirigida y filogenética computacional. DeepSARS permite una detección viral altamente sensible, al tiempo que captura la diversidad genómica y la evolución viral. Mostramos que DeepSARS se puede adaptar rápidamente para la identificación de variantes emergentes, como las cepas alfa, beta, gamma y delta, y los cambios mutacionales del perfil a nivel de la población. DeepSARS sienta las bases para el diagnóstico cuantitativo que captura la evolución y diversidad viral. Figura abstracta El resumen gráfico DeepSARS utiliza códigos de barras moleculares (BC) y secuenciación profunda dirigida multiplexada (NGS) para permitir la detección diagnóstica simultánea y la vigilancia genómica del SARS-CoV-2.

Files

2021.08.16.21262126.full.pdf.pdf

Files (2.3 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:be9f791d93b1f0fdeced667b37baa7dc
2.3 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
DeepSARS: الكشف التشخيصي المتزامن والمراقبة الجينية لـ SARS - CoV -2
Translated title (French)
DeepSARS : détection diagnostique simultanée et surveillance génomique du SRAS-CoV-2
Translated title (Spanish)
DeepSARS: detección diagnóstica simultánea y vigilancia genómica del SARS-CoV-2

Identifiers

Other
https://openalex.org/W3196106026
DOI
10.1101/2021.08.16.21262126

Is supplement to
https://openalex.org/W3132115146 (Other)
https://openalex.org/W3089600567 (Other)
https://openalex.org/W3011303654 (Other)
https://openalex.org/W2947266077 (Other)
https://openalex.org/W2619166255 (Other)
https://openalex.org/W2472738690 (Other)
https://openalex.org/W2359210733 (Other)
https://openalex.org/W1970342753 (Other)
https://openalex.org/W1969673184 (Other)
https://openalex.org/W1539994441 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Argentina

References

  • https://openalex.org/W1605984840
  • https://openalex.org/W2009039142
  • https://openalex.org/W2108234281
  • https://openalex.org/W2137089963
  • https://openalex.org/W2151409320
  • https://openalex.org/W2160253520
  • https://openalex.org/W2160378127
  • https://openalex.org/W2605343262
  • https://openalex.org/W2901954177
  • https://openalex.org/W2950464315
  • https://openalex.org/W3014846055
  • https://openalex.org/W3034555852
  • https://openalex.org/W3042099287
  • https://openalex.org/W3048052917
  • https://openalex.org/W3080991685
  • https://openalex.org/W3094918064
  • https://openalex.org/W3108686166
  • https://openalex.org/W3123160442
  • https://openalex.org/W3128213721
  • https://openalex.org/W3131334373
  • https://openalex.org/W3131509040
  • https://openalex.org/W3134208712
  • https://openalex.org/W3134615117
  • https://openalex.org/W3138278914
  • https://openalex.org/W3138734145
  • https://openalex.org/W3158223263
  • https://openalex.org/W3158300114
  • https://openalex.org/W3158324281
  • https://openalex.org/W3164872286
  • https://openalex.org/W3165479483
  • https://openalex.org/W3168349393
  • https://openalex.org/W3169503674
  • https://openalex.org/W3176620861
  • https://openalex.org/W3176969719
  • https://openalex.org/W3182094313