Ítem
Acceso Abierto
SpikeID: Rapid and unbiased identification of SARS-CoV-2 variants by spike sequencing
Título de la revista
Autores
Farrugia, Keith
Khalil, Zain
Van de Guchte, Adriana
Alburquerque, Bremy
Floda, Daniel
Srivastava, Komal
Patino, Luz H.
Ramirez, Juan David
Paniz-Mondolf, Alberto E.
Mia Sordillo, Emilia
Fecha
2025-05-13
Directores
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Resumen
Las variantes de preocupación (VOC) del SARS-CoV-2 se caracterizan por mutaciones específicas en el dominio S1 de la proteína espiga, el cual incluye el dominio N-terminal, el dominio de unión al receptor y parte de la región de clivaje. Aunque las mutaciones en otras regiones del genoma viral también pueden influir en el potencial de una variante, el dominio S1 resulta especialmente relevante para la identificación de linajes, el análisis de la evolución antigénica y la evaluación del escape inmunológico. En este estudio se describe SpikeID, un ensayo rápido y de alto rendimiento basado en secuenciación, diseñado para la detección e identificación no sesgada de variantes del SARS-CoV-2 mediante la secuenciación de amplicones del dominio S1 de la espiga. El desempeño del ensayo se comparó con la secuenciación del genoma completo por Illumina en 622 muestras clínicas correspondientes a linajes circulantes a nivel global entre octubre de 2021 y enero de 2024. Los resultados muestran que SpikeID detectó de manera inequívoca el 100 % de las VOC designadas por la OMS e identificó con una precisión del 93 % los linajes PANGO con una prevalencia igual o superior al 1 % en el área de la ciudad de Nueva York, en comparación con la secuenciación del genoma completo. La menor precisión observada se debió principalmente a linajes diferenciables únicamente por mutaciones fuera del dominio S1. En conjunto, los hallazgos demuestran la utilidad y escalabilidad del ensayo SpikeID durante la emergencia y expansión de linajes Ómicron y derivados, y evidencian su potencial como una herramienta rentable, confiable y casi en tiempo real para la vigilancia genómica de variantes emergentes.
Abstract
Background: Severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) variants of concern (VOCs) are characterized by distinct mutations in the S1 domain of the viral spike protein. This domain encompasses the N- terminal domain, the receptor-binding domain, and part of the cleavage site region. While mutations in other genomic regions of SARS-CoV-2 can impact VOC potential, the S1 domain holds particular importance for identifying variants and assessing antigenic evolution and immune escape potential. Methods: We describe a rapid high-throughput sequencing-based assay, SpikeID, for the unbiased detection and identification of SARS-CoV-2 variants based on spike S1 amplicon sequencing. We benchmarked the SpikeID assay against Illumina whole-genome sequencing across 622 clinical biospecimens, representing lineages that circulated globally from October 2021 to January 2024. Results: SpikeID unambiguously detected 100 % of WHO-designated VOCs and identified PANGO lineages circulating at ≥1 % prevalence in the New York City (NYC) area with 93 % accuracy in comparison to whole- genome sequencing. This reduction in accuracy was largely due to PANGO lineages that are only distinguish able by mutations outside the S1 domain. Conclusions: We demonstrate the utility and scalability of the SpikeID assay during the emergence and subsequent surge of Omicron and Omicron-derived lineages in New York City, and show that our approach enables cost- effective, reliable, and near-real-time detection of emerging lineages.
Palabras clave
SARS-CoV-2 , Variantes de preocupación (VOC) , Proteína espiga , Dominio S1 , Vigilancia genómica , Secuenciación de amplicones , SpikeID , Linajes PANGO , Evolución antigénica
Keywords
Long-read sequencing , Virus evolution , Genotyping , Molecular surveillance , SARS-CoV-2 , Virus variants , Spike
