Published January 13, 2022
| Version v1
Publication
Open
A 2-Gene Host Signature for Improved Accuracy of COVID-19 Diagnosis Agnostic to Viral Variants
Creators
- 1. Chan Zuckerberg Initiative (United States)
- 2. University of California, San Francisco
- 3. University of California System
- 4. Universidad Católica de Santa Fe
- 5. Chan Zuckerberg Biohub San Francisco
Description
Abstract The continued emergence of SARS-CoV-2 variants is one of several factors that may cause false negative viral PCR test results. Such tests are also susceptible to false positive results due to trace contamination from high viral titer samples. Host immune response markers provide an orthogonal indication of infection that can mitigate these concerns when combined with direct viral detection. Here, we leverage nasopharyngeal swab RNA-seq data from patients with COVID-19, other viral acute respiratory illnesses and non-viral conditions (n=318) to develop support vector machine classifiers that rely on a parsimonious 2-gene host signature to predict COVID-19. Optimal classifiers achieve an area under the receiver operating characteristic curve (AUC) greater than 0.9 when evaluated on an independent RNA-seq cohort (n=553). We show that a classifier relying on a single interferon-stimulated gene, such as IFI6 or IFI44, measured in RT-qPCR assays (n=144) achieves AUC values as high as 0.88. Addition of a second gene, such as GBP5, significantly improves the specificity compared to other respiratory viruses. The performance of a clinically practical 2-gene RT-qPCR classifier is robust across common SARS-CoV-2 variants, including Omicron, and is unaffected by cross-contamination, demonstrating its utility for improving accuracy of COVID-19 diagnostics.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
الملخص استمرار ظهور متغيرات سارس- كوف-2 هو واحد من عدة عوامل قد تسبب نتائج اختبار تفاعل البوليميراز المتسلسل الفيروسي السلبي الخاطئ. كما أن هذه الاختبارات عرضة لنتائج إيجابية خاطئة بسبب التلوث النزري من عينات عيار فيروسية عالية. توفر علامات الاستجابة المناعية للمضيف مؤشرًا متعامدًا للعدوى يمكن أن يخفف من هذه المخاوف عندما يقترن بالكشف الفيروسي المباشر. هنا، نستفيد من بيانات فحص الحمض النووي الريبوزي للبلعوم الأنفي من المرضى المصابين بـ COVID -19 وأمراض الجهاز التنفسي الحادة الفيروسية الأخرى والحالات غير الفيروسية (العدد=318) لتطوير مصنفات آلات ناقلات الدعم التي تعتمد على توقيع مضيف ثنائي الجينات شحيح للتنبؤ بـ COVID -19. تحقق المصنفات المثلى مساحة تحت منحنى خصائص تشغيل جهاز الاستقبال (AUC) أكبر من 0.9 عند تقييمها على مجموعة RNA - seq مستقلة (العدد=553). نظهر أن المصنف الذي يعتمد على جين واحد محفز بالإنترفيرون، مثل IFI6 أو IFI44، المقاس بفحوصات RT - qPCR (n=144) يحقق قيم المساحة تحت المنحنى تصل إلى 0.88. تؤدي إضافة جين ثانٍ، مثل GBP5، إلى تحسين الخصوصية بشكل كبير مقارنة بالفيروسات التنفسية الأخرى. أداء مصنف RT - qPCR العملي سريريًا قوي عبر متغيرات SARS - CoV -2 الشائعة، بما في ذلك Omicron، ولا يتأثر بالتلوث المتبادل، مما يدل على فائدته في تحسين دقة تشخيص COVID -19.Translated Description (French)
Résumé L'émergence continue de variants du SRAS-CoV-2 est l'un des nombreux facteurs pouvant entraîner des résultats faussement négatifs au test PCR viral. De tels tests sont également susceptibles de donner des résultats faussement positifs en raison de la contamination par des traces d'échantillons à titre viral élevé. Les marqueurs de réponse immunitaire de l'hôte fournissent une indication orthogonale de l'infection qui peut atténuer ces préoccupations lorsqu'elle est combinée à une détection virale directe. Ici, nous utilisons les données d'ARN-seq d'écouvillonnage nasopharyngé de patients atteints de COVID-19, d'autres maladies respiratoires aiguës virales et d'affections non virales (n=318) pour développer des classificateurs de machine à vecteur de soutien qui s'appuient sur une signature hôte à 2 gènes parcimonieuse pour prédire la COVID-19. Les classificateurs optimaux atteignent une aire sous la courbe caractéristique de fonctionnement du récepteur (AUC) supérieure à 0,9 lorsqu'ils sont évalués sur une cohorte indépendante ARN-seq (n=553). Nous montrons qu'un classificateur s'appuyant sur un seul gène stimulé par l'interféron, tel que IFI6 ou IFI44, mesuré dans des dosages RT-qPCR (n=144) atteint des valeurs d'ASC aussi élevées que 0,88. L'ajout d'un deuxième gène, tel que GBP5, améliore significativement la spécificité par rapport à d'autres virus respiratoires. Les performances d'un classificateur RT-qPCR à 2 gènes cliniquement pratique sont robustes pour tous les variants courants du SRAS-CoV-2, y compris Omicron, et ne sont pas affectées par la contamination croisée, ce qui démontre son utilité pour améliorer la précision des diagnostics de COVID-19.Translated Description (Spanish)
Resumen La aparición continua de variantes del SARS-CoV-2 es uno de varios factores que pueden causar resultados falsos negativos en las pruebas de PCR viral. Dichas pruebas también son susceptibles a resultados falsos positivos debido a la contaminación de trazas de muestras de títulos virales altos. Los marcadores de respuesta inmunitaria del huésped proporcionan una indicación ortogonal de infección que puede mitigar estas preocupaciones cuando se combina con la detección viral directa. Aquí, aprovechamos los datos de ARN-seq de hisopos nasofaríngeos de pacientes con COVID-19, otras enfermedades respiratorias agudas virales y afecciones no virales (n=318) para desarrollar clasificadores de máquinas de vectores de soporte que se basan en una firma de huésped de 2 genes parsimoniosa para predecir COVID-19. Los clasificadores óptimos logran un área bajo la curva característica operativa (AUC) del receptor mayor que 0.9 cuando se evalúan en una cohorte independiente de ARN-seq (n=553). Mostramos que un clasificador que se basa en un solo gen estimulado por interferón, como IFI6 o IFI44, medido en ensayos RT-qPCR (n=144) logra valores de AUC tan altos como 0.88. La adición de un segundo gen, como GBP5, mejora significativamente la especificidad en comparación con otros virus respiratorios. El rendimiento de un clasificador RT-qPCR de 2 genes clínicamente práctico es sólido en todas las variantes comunes del SARS-CoV-2, incluido Omicron, y no se ve afectado por la contaminación cruzada, lo que demuestra su utilidad para mejorar la precisión del diagnóstico de COVID-19.Files
latest.pdf.pdf
Files
(732.4 kB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:07c281bdf5813c1480719d14ffeec175
|
732.4 kB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- توقيع مضيف من جينين لتحسين دقة تشخيص كوفيد-19 اللاأدري للمتغيرات الفيروسية
- Translated title (French)
- Une signature d'hôte à 2 gènes pour une meilleure précision du diagnostic de la COVID-19 Agnostique aux variantes virales
- Translated title (Spanish)
- Una firma de huésped de 2 genes para mejorar la precisión del diagnóstico de COVID-19 agnóstico a variantes virales
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4206538473
- DOI
- 10.21203/rs.3.rs-1209107/v1
References
- https://openalex.org/W2323326409
- https://openalex.org/W2585039997
- https://openalex.org/W3017617595
- https://openalex.org/W3018452151
- https://openalex.org/W3021283406
- https://openalex.org/W3027829318
- https://openalex.org/W3033572074
- https://openalex.org/W3088647268
- https://openalex.org/W3092667563
- https://openalex.org/W3093218166
- https://openalex.org/W3103316971
- https://openalex.org/W3110641745
- https://openalex.org/W3120038138
- https://openalex.org/W3126904753
- https://openalex.org/W3131595705
- https://openalex.org/W3133845106
- https://openalex.org/W3201805702
- https://openalex.org/W4232909036