导  语

2020年2月，首例新冠肺炎合并脑炎患者从首都医科大学附属北京地坛医院（以下简称“北京地坛医院”）痊愈出院。该院团队联合中国疾病预防控制中心传染病预防控制所（以下简称“中国CDC传染病所”）对该患者脑脊液标本进行宏基因组测序，获得完整的新冠病毒基因组序列。2021年2月，该病例相关研究成果在国际期刊Frontiers in Medicine正式发表。通过基因测序证实脑脊液中存在新冠病毒，当时此病例报道在全球属首例，表明SARS-CoV-2可以突破血脑屏障，侵入患者中枢神经系统，提示我们在对新冠肺炎患者评估时还需要关注神经系统感染。

该项联合研究是医疗系统和疾控系统合作的典范之一：由中国CDC传染病所承担宏基因组测序和数据分析，使用国产测序仪——华大智造MGISEQ-200RS 和 MGISEQ-2000RS完成测序；由北京地坛医院采集和送检样本、治疗病人，并成功将其治愈出院，为全球新冠防控提供了宝贵的经验，也为医防融合开展合作树立了典范。

背 景

2019年底，突然出现的新型冠状病毒SARS-CoV-2 所引起的新冠肺炎（COVID-19）疫情成为肆掠全球的新流行病。截至2021年3月4日，全球确诊病例超过1亿1千万，死亡病例超过250万。SARS-CoV-2病毒会入侵患者肺部，引起呼吸道疾病，也会感染肠道、泌尿系统、血液和其它器官系统。此外，一项早期武汉的研究显示36.4%的患者出现神经疾病症状，包括头痛、混乱、癫痫等。在后期日本的一项研究中，研究人员在有中枢神经系统（CNS）症状的COVID-19病例中用PCR方法检测出SARS-CoV-2。

案 例

该患者为一名56岁男性，因疲劳和头晕7天、发烧3天入院接受治疗。流行病学调查显示该患者在住院前直接接触过一例新冠确诊患者。临床检查患者胸部CT显示，双肺可见散在、斑片状磨玻璃样阴影，咽拭子PCR检测显示SARS-CoV-2阳性。结合临床症状，该男子被确诊为SARS-CoV-2感染并发呼吸衰竭。

患者入院后，依据病情接受了给氧及药物等一系列抗病毒治疗，但病情依旧持续恶化，并伴有呼吸困难。入院第10天，因呼吸窘迫等症状进入ICU接受进一步治疗。在ICU治疗期间，患者曾出现频繁的面部痉挛，并伴有意识丧失。

                      图1：该病例入院前后时间线及临床诊疗指标

宏 基 因 组 测 序 

研究者采集了该患者脑脊液，从中分别提取了DNA和RNA，建库后在华大智造基因测序仪MGISEQ-200RS 和 MGISEQ-2000RS上进行宏基因组测序。采用超高深度高通量测序，从RNA文库中获得了209,119,576 reads的原始数据，并且获得了长度为29,857bp的SARS-CoV-2基因组。通过与已知SARS-CoV-2参考基因组比对发现，从该脑脊液样本中测得了完整的SARS-CoV-2病毒基因组序列，与早期武汉流行毒株序列最为相似。这是目前首例报道的从脑脊液中测序出SARS-CoV-2完整序列的案例，也是当时首例对具有神经症状的患者在脑脊液中获得病毒感染证据。

图2A：SARS-CoV-2基因组测序深度（EPI_ISL_412386）

图2B：SARS-CoV-2基因组（EPI_ISL_412386）的S基因、ORF3a和ORF8与参照基因组匹配结果

图2C：SARS-CoV-2全基因组序列（EPI_ISL_412386）和通过GISAID获得的29个SARS-CoV-2基因组，构建系统进化树

人类冠状病毒是一类呼吸道病毒，其中HCoV-OC43、HCoV-229E和SARS-CoV与引发或加剧神经系统疾病密切相关，并且在人脑中可以检测到病毒RNA或传染性病毒。初步报告显示，一些COVID-19患者存在头晕、头痛、恶心、呕吐、意识受损、急性脑血管疾病癫痫发作等中枢神经系统症状，再加上人脑中许多类型的细胞会表达易于与SARS CoV-2结合的ACE2，所以提示SARS-CoV-2可能具有中枢神经入侵能力。但一直没有直接证据。

RT-PCR是目前检测SARS-CoV-2最常用的方法，该方法既快速又经济实惠。然而，RT-PCR对SARS-CoV-2的检测往往通过识别病毒的一两个序列来确认，会出现假阴性。另外测序技术在感染检测中也有更好的灵敏度，一项研究表明，在61个可疑COVID-19样本中，有22个样品经RT-PCR检测呈阴性或无定论，但经测序确认为阳性。

该研究中，SARS-CoV-2的全基因组序列是从脑脊液中通过超高深度测序获得，表明SARS-CoV2已经存在于神经系统，在临床治疗中需要密切关注新冠肺炎患者的神经系统症状。同时也表明基因测序可以作为由特殊病原体引起的特定传染病的临床诊断方法之一。

结  语 

历经千险，防控疫情，针对病毒样本的全基因组测序已成为多地疫情防控的常态，这其中，华大智造测序仪呈现强势助力之势。在破解进口冷链新冠病毒全基因组测序难题中，山东省济南市疾控中心依托MGISEQ-200平台，解决了弱阳性样本低病毒载量时难以获得全基因组序列的困难。在疫情趋于稳态控制之时，佛山市疾控中心借助MGISEQ-200测序仪及配套产品成功搭建首个常态化市级测序技术平台，也为其他地区常态化疫情防控工作提供了宝贵经验。此前，北京地坛医院与中国CDC传染病所联合成立“感染识别联合实验室”，构建医防协同的诊断平台。此次，华大智造全力助力我国疗系统和CDC系统合作，为我国传染病防控强势赋能，也将持续为我国新发突发传染病诊疗救治和早期防控提供强有力的测序技术支持。

作者介绍

该研究第一作者为首都医科大学附属北京地坛医院危重症医学科向攀、高丽丽、检验科徐新民、中国疾病预防控制中心传染病预防控制所卢昕。

通讯作者为首都医科大学附属北京地坛医院危重症医学科刘景院、检验科王雅杰、中国疾病预防控制中心传染病预防控制所周海健。

该研究中DNA样本和RNA样本的宏基因组测序数据产生自华大智造MGISEQ-200RS 和 MGISEQ-2000RS测序平台。