冠状病毒变异到什么地步了？μCaler 精准追踪！

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Q 哪些病原体会导致普通感冒？

最常见的是鼻病毒，其次是冠状病毒、副流感病毒、呼吸道合胞病毒、腺病毒、柯萨奇病毒、埃可病毒等。此外，人偏肺病毒、肺炎支原体和肺炎衣原体也可能引起感冒样症状。这些病原体通过飞沫或接触传播，导致鼻塞、流涕、咽痛等症状，大多为自限性。但如出现呼吸困难、持续高热等情况，应及时就医。

01 背景

人类冠状病毒 (HCoVs) 是呼吸道感染的重要病原。其中，SARS-CoV、MERS-CoV 和 SARS-CoV-2 属高致病性病毒，可致重症甚至死亡；而 HCoV-229E、HCoV-OC43、HCoV-NL63、HCoV-HKU1 多表现为普通感冒样症状，但在婴幼儿、老年人和免疫力低下者中也可导致严重肺炎。

冠状病毒拥有 RNA 病毒中最大的基因组 (约 30 kb)，且极易发生突变和重组，特别是刺突蛋白 (Spike) 上的变化会影响免疫逃逸和跨物种传播。因此，持续监测其演化对公共卫生至关重要。

然而，传统测序方法存在操作复杂、周期长、对低载量样本灵敏度低等问题。为突破瓶颈，江苏省疾控中心基于纳昂达独家专利的 μCaler^® 技术，研发了新型微靶捕获测序技术 (MT-Capture)，并对 SARS-CoV-2 等冠状病毒进行了全基因组测序，相关成果于 2024 年 4 月发表在 mSystem (IF=6.4) 期刊上。

2025 年 4 月，江苏省疾控中心等单位在 Archives of Virology 期刊上发表了题为“Genetic characterization of coronaviruses causing common cold symptoms based on micro-targeted capture sequencing”的研究性论文。该研究聚焦四种“感冒型”人类冠状病毒，利用 MT-Capture 完成对 14 例临床样本的全基因组测序，深入解析其演化特征。

该研究中文库构建与杂交捕获方案由纳昂达提供，
纳昂达为高质量病毒全基因组测序研究提供了关键基础。

02 研究方法

2.1 样本来源

2017-2023 年，江苏省疾控中心及省内医院收治的 14 例呼吸道感染患者咽拭子，经 qPCR 鉴定分型：HCoV-229E (2 例)、HCoV-HKU1 (3 例)、HCoV-NL63 (4 例)、HCoV-OC43 (5 例)，Ct 值 23-36。

2.2 病毒全基因组测序

基于 μCaler^® 技术，MT-Capture 针对四类病毒的参考基因组设计特异性探针，并搭配 μCaler^® 杂交捕获系统中的 μCaler® NanoBlockers (#1106101) 和 μCaler^® Hybrid Capture Reagents v2 (#1105201) 完成捕获文库构建，最终在 MiniSeq 平台完成 PE150 测序。

2.3 数据分析

下机数据经 Fastp 0.21.0 质控后，利用 IRMA v1.0.3 完成 HCoV 全基因组拼接与覆盖度评估；再基于参考基因组通过 BWA 0.7.17 比对并用 bcftools 1.11 识别 SNP，结合 snpEff 5.0e 注释功能影响；随后采用 MAFFT 与 MEGA 11 构建刺突蛋白基因系统进化树，确定样本基因分型；最后使用 NGlyc 1.0 预测刺突蛋白 N-糖基化位点，揭示关键突变与糖基化模式变异。

03 研究结果

3.1 MT-Capture 技术灵敏度

该研究通过参考品梯度稀释实验系统评估了 MT-Capture 技术的灵敏度。结果显示，该技术在 Ct ≤ 32 的样本中可实现 100% 全基因组覆盖，在更高 Ct 值 (低病毒载量) 样本中仍表现优异：Ct=35 的 HCoV-HKU1 覆盖率达 94.73%，Ct=37 的 HCoV-NL63 覆盖率仍达 85.25%，且所有样本测序深度均匀 (图 1.)，充分验证该方法对低病毒载量临床样本的检测能力远超传统方法。

图 1. MT-Capture 对不同 Ct 值 HCoV 病毒基因组的覆盖范围和测序深度。

3.2 病毒进化分析

通过刺突蛋白基因系统进化树分析，该研究系统绘制了四种人类冠状病毒的演化格局。结果显示，江苏地区四种临床毒株均与全球流行基因型保持一致：HCoV-229E 属基因群 6，HCoV-HKU1 以 A 型为主并伴随 C 型；HCoV-NL63 涉及 B、C2、C3 型，而 HCoV-OC43 呈现 I 型与新兴 K 型共存 (图 2. A-D)。同时，全基因组扫描发现多处关键功能位点突变 (如 Y406G、K478N、I507L、N483D)，这些变异可能影响受体结合、免疫逃逸及病毒适应性，提示持续的分子监测对公共卫生防控与疫苗药物研发至关重要。

图 2. 基于四种 HCoV 的 S 基因构建的进化树。