SARS-CoV-2: Sequencing and Genetic Characterization of the Full Length Genome in Kuwait

مرض كورونا التاجي -2019 (COVID-2019) هو مرض ناجم عن فيروس سارس – كوف-2، وهو مرض معدي ظهر لأول مرة في الصين.
دراسة التسلسل الجيني ل SARS-COV-2 صنفت خمسة مجموعات جينية متداخلة ومتفرقة في أنحاء العالم. تسمى I,V,S,D and G المجموعتين D,G الأكثر عدوى وشراسة.
في هذه الدراسة قمنا بدارسة التسلسل الجيني ل SARS-COV-2 المستخلص من مسحات البلعوم والأنف من المرضى المصابين الحاضرين لعيادة علم الفيروسات في وزارة الصحة بدولة الكويت. الهدف من الدراسة هو تتبع تواتر التغيرات الجينية من الحمض الريبوسي للفيروس وتحديد السلالة الجينية المنتشرة في الكويت.
تم تحضير الحمض النووي للفيروس بإستخدام QIAamp،تم الكشف عن فيروس SARS-COV-19 باستخدام DDI Novel Corona Virus 2020 المحضرة محلياً في مختبرات معهد دسمان للسكري. لدراسة التسلسل الجيني تم تحضير المكتبة الجينية بـ
Truseq standard mRNA kit ومنظومة Illumina RNA Miseq و Novaseq 6000.تم تحليل البيانات باستخدام أداة معلوماتية حيوية Virtect وقورنت القراءات النهائية بالتسلسل الجيني للفيروس المتوفر على المنصة ألعلمية الرقمية
(GenBank Mn908947). وبعد ذلك أستخدم برنامج SAMtools-mpileup لربط معلومات التسلس الجيني على ملف Fasta.تم إيداع ألتسلسل الجيني لقاعدة ألبينات GISAID.
باستخدام نظام وسم عالمي لتصنيف الفيروس SARS-COV-2 وجدنا أن التصنيف) (I وهو المنتشر في المجتمع الكويتي وهو الأقل عدوى وشراسة. بإستخدام البرامج المعلوماتية تم تحديد 38 طفرة جينية في بروتينات الفيروس. ملاحظ أن معظم التغيرات الجينية وجدت في الORFIab بروتين المسؤول عن تكاثر الفيروس حيث وجد 1 طفرة متغيرة للقواعد الحمضية،9طفرات مترادفات وطفرة واحدة stop codon،وطفرة واحدة frame shift في بروتين سبايك(S) وهو المسؤول عن اتحاد الفيروس بخلايا الأنسان. وجدنا طفرة واحدة متغيرة للقواعد الحمضية وطفرتين مترادفتين. لإضافة إلى ذلك، وجدنا طفرات طفيفة في البروتينات ألمساعدة N,MORF7,ORF3α.

Coronavirus disease 2019 (COVID-19), caused by severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2), is an infectious disease that was first emerged in China. SARS-CoV-2 genome sequences identified five globally circulating clades. The clades were classified according to the viral evolution, named G, D, S, V, and I; where G- and D- clades are the most contagious and fatal. Here, we describe the complete genome sequence of SARS-CoV-2 isolated from nasopharyngeal swabs samples from infected patients with COVID-19 who presented to the Virology Clinic at the Ministry of Health, Kuwait. In this study, we aimed to trace the frequency of genetic changes in the viral RNA and identify the predominant clade in the Kuwaiti population and compare it to worldwide strains.
For sequencing of the full-length viral RNA, nucleic acid extractions were prepared using QIAamp viral RNA mini kit. the presence of SARS-CoV-2 was detected using DDI Novel Corona Virus 2020 (Wuhan Strain Specific) Kit. Truseq stranded mRNA kit was used to prepare Meta transcriptome libraries for RNA Illumina next-generation sequencing using Illumina’s- MiSeq and Novaseq 6000 systems. The viral RNA-seq data was analyzed using the bioinformatics tool Virtect. High-quality paired-end reads were mapped to publicly available COVID-19 complete genome from NCBI (GenBank accession number MN908947). Then, we used SAMtools-mpileup to create a consensus fasta sequence using the mapped reads for each sample. The complete SARS-CoV-2 sequences were deposited in GISAID database (https://www.gisaid.org/), retrieved, and used for phylogenetic and subsequent analyses.
Utilizing a notable clade labeling system, we identified I-clade in our population, which is the least contagious and fatal clade. Detailed sequence analysis identified 38 varients within the viral protein coding regions. The mutations were mainly clustered within the ORF1ab protein with 15 nonsynonymous, 9 synonymous, 1 stop-gain, 1 frameshift-deletion, and 1 nonframeshift-insertion. In the Spike protein (S), we detected 1 nonsynonymous and 2 synonymous polymorphisms. In addition, we noticed minor alterations within the viral proteins ORF3a, ORF7a, M and N proteins. In this study, we identified 15 synonymous variants spanning viral proteins that are critical for its replication and spread, which worth further evaluation.