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　　隨著全球新冠疫控的持續(xù)，新型冠狀病毒基因組在流行過(guò)程中持續(xù)發(fā)生變異。迄今，在全球科學(xué)技術(shù)人員的共同努力下，已經(jīng)對(duì)超過(guò)400萬(wàn)例病毒基因組進(jìn)行了測(cè)序，并構(gòu)建了多個(gè)病毒基因組數(shù)據(jù)庫(kù)。這些數(shù)據(jù)庫(kù)（如GISAID）在收集、展示數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，包含了病毒分型、溯源分析等功能，為全球疫情的監(jiān)測(cè)追蹤提供了重要的信息。然而，隨著對(duì)變異研究的深入，對(duì)變異造成的功能影響日漸成為關(guān)注的焦點(diǎn)。目前，在全球多個(gè)國(guó)家和地區(qū)均發(fā)現(xiàn)了包括Alpha、Beta和Delta在內(nèi)的多種感染力增強(qiáng)的變異毒株，尤其是關(guān)鍵位點(diǎn)積累的氨基酸變異，極大地改變了病毒的免疫學(xué)特征，增加了病毒免疫逃逸的風(fēng)險(xiǎn)，可能會(huì)降低現(xiàn)有疫苗、抗體、藥物等疫情控制方法的保護(hù)性，影響核酸診斷試劑的適用性，對(duì)疫情的防控構(gòu)成了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。因此，現(xiàn)有的以收集、展示數(shù)據(jù)為主的基本數(shù)據(jù)庫(kù)已經(jīng)難以滿足未來(lái)疫情防控的需求，亟需一個(gè)基于大數(shù)據(jù)的病毒變異風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及預(yù)警系統(tǒng)，對(duì)現(xiàn)有及未來(lái)可能出現(xiàn)的各種變異造成的影響進(jìn)行系統(tǒng)性評(píng)估和解讀，從而實(shí)施更加精準(zhǔn)有效的疫情防控策略。 

　　中國(guó)科學(xué)院微生物研究所微生物資源與大數(shù)據(jù)中心馬俊才團(tuán)隊(duì)和胡松年團(tuán)隊(duì)與北京大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息中心等團(tuán)隊(duì)合作在國(guó)際知名學(xué)術(shù)期刊Nucleic Acids Research（IF=16.971）上發(fā)布了“新型冠狀病毒變異評(píng)估和預(yù)警系統(tǒng)”（SARS-CoV-2 Variations Evaluation and Prewaning System），簡(jiǎn)稱VarEPS數(shù)據(jù)庫(kù)。VarEPS是全球首個(gè)對(duì)SARS-CoV-2基因組已知變異及虛擬變異進(jìn)行多維度風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和預(yù)警的系統(tǒng)。 

　　該數(shù)據(jù)庫(kù)從基因組學(xué)和結(jié)構(gòu)生物學(xué)角度入手，在基于變異位點(diǎn)頻率評(píng)估的基礎(chǔ)上，從核苷酸變異發(fā)生難易程度、氨基酸替換難度、變異對(duì)蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)的影響、單個(gè)氨基酸突變引起的ACE2及中和抗體結(jié)合自由能變化等參數(shù)對(duì)變異進(jìn)行多維度的評(píng)估，全面對(duì)已知變異和潛在的虛擬變異對(duì)病毒的功能造成的影響進(jìn)行綜合分析。在此基礎(chǔ)上，該系統(tǒng)采用人工智能分類器算法，將變異株從傳播性和對(duì)中和抗體親和力兩方面進(jìn)行有效分組，實(shí)現(xiàn)了基于病毒序列的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和預(yù)警。 

　　該系統(tǒng)不僅可以作為全球病毒變異監(jiān)測(cè)和追蹤的工具，同時(shí)還可以基于虛擬變異和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型，為針對(duì)新型變異毒株的精準(zhǔn)防控和抗體疫苗設(shè)計(jì)提供有效的參考信息。目前基于該系統(tǒng)的分析結(jié)果為精準(zhǔn)高效應(yīng)對(duì)SARS-CoV-2突發(fā)疫情提供了重要的決策依據(jù)，同時(shí)也為應(yīng)對(duì)其他突發(fā)傳染性公共衛(wèi)生事件提供了技術(shù)儲(chǔ)備。 

　　上述研究成果已于2021年10月11日在Nucleic Acids Research上在線發(fā)表，中國(guó)科學(xué)院微生物研究所微生物資源與大數(shù)據(jù)中心高級(jí)工程師孫清嵐、舒暢為該論文的并列第一作者。中國(guó)科學(xué)院微生物研究所微生物資源前期開發(fā)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室胡松年研究員、高勝寒特別研究助理、國(guó)家微生物科學(xué)數(shù)據(jù)中心馬俊才研究員、吳林寰正高級(jí)工程師為該論文的共同通訊作者。該研究得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、中科院A類先導(dǎo)專項(xiàng)、中國(guó)科學(xué)院重點(diǎn)部署項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金金磚國(guó)家國(guó)際合作項(xiàng)目的經(jīng)費(fèi)支持。 

　　該數(shù)據(jù)庫(kù)通過(guò)國(guó)家微生物科學(xué)數(shù)據(jù)中心NMDC對(duì)全球用戶公開免費(fèi)開放，可在www.nmdc.cn/ncovn上自由訪問(wèn)。VarEPS 系統(tǒng)的功能界面由五個(gè)主要部分組成：“病毒和變異”、“結(jié)合能力評(píng)估”、“引物功效評(píng)估”、“統(tǒng)計(jì)”和“分析工具”。其中，“病毒和變異”以表格形式顯示包括譜系、單核苷酸多態(tài)性 (SNP) 數(shù)以及核苷酸和氨基酸的變異信息，并對(duì)每個(gè)病毒序列提供了所有相關(guān)突變和引物評(píng)估結(jié)果的單獨(dú)頁(yè)面。“結(jié)合能力評(píng)估”部分允許用戶通過(guò)變異所在基因、譜系和抗體結(jié)合位點(diǎn)上的位置進(jìn)行查詢，結(jié)果以表格的形式展示每個(gè)已知變異及所有虛擬變異的多維度風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果，計(jì)算并顯示抗體親和力、與ACE2的結(jié)合穩(wěn)定性、氨基酸替代的風(fēng)險(xiǎn)以及第一次和最后一次檢出的時(shí)間等數(shù)據(jù)。“引物功效評(píng)估”部分可評(píng)估每個(gè)突變株對(duì)RT-PCR引物效力的影響，并給出受影響的相應(yīng)毒株信息。 

   （來(lái)源：中國(guó)生物技術(shù)網(wǎng)） 

　　原文出處：Qinglan Sun, Chang Shu, Wenyu Shi, et al. VarEPS: an evaluation and prewarning system of known and virtual variations of SARS-CoV-2 genomes, Nucleic Acids Research, 2021;, gkab921, https://doi.org/10.1093/nar/gkab921 

　　鏈接： 

　　https://academic.oup.com/nar/advance-article/doi/10.1093/nar/gkab921/6389500?login=true