Genomic surveillance of SARS-CoV-2 in England

The largest in-depth analysis of genomic surveillance data mapping out the dynamics of 62 lineages of the SARS-CoV-2 virus

Summary of evidence from the UK

This is a summary of work that has yet to be peer reviewed and is currently published as an online preprint.

This document has been prepared by the European Molecular Biology Laboratory to provide a summary of epidemiological information for public health officials and governments. The lead authors of the preprint are Dr Moritz Gerstung of EMBL’s European Bioinformatics Institute (EMBL-EBI) and Dr Jeffrey Barrett, Director of the COVID-19 Genomics Initiative at the Wellcome Sanger Institute.

Gerstung and colleagues have performed the largest in-depth analysis of genomic surveillance data generated by the Wellcome Sanger Institute’s SARS-CoV-2 genomic surveillance programme as part of the COVID-19 Genomics UK Consortium (COG-UK), mapping out the dynamics of 62 lineages – or variants – of the SARS-CoV-2 virus. This analysis covers data from England between September 2020 and May 2021, and tracks the fate of these lineages in 315 Lower Tier Local Authorities (LTLAs, meaning administrative regions with approximately 100,000–200,000 inhabitants) in England.

The scientists calculated the relative growth rates of each of the 62 lineages, including the variants of concern (VOC) B.1.1.7, B.1.351, P.1, and B.1.617.2, as well as other variants under investigation (VUI) by Public Health England.

These data provide important context for the current epidemic situation:

• At the end of 2020, B.1.1.7 spread despite a series of restrictions, including a national lockdown in November and regionally tiered restrictions in December, which slowed the spread of other variants but were insufficient to control B.1.1.7, due to its intrinsic growth advantage.
• Between January and March 2021, a third national lockdown controlled B.1.1.7 and, as a side-effect, eliminated most variants that had been dominant in September and October 2020.
• E484K-containing variants persisted despite this trend, in part due to repeated introductions of these variants, but were largely confined to short-lived local outbreaks.
• B.1.617.2 was first observed in the week ending on 3 April 2021, has spread to more than 200 local authorities, and was found in more than 40% of viral genomes during the week ending on 15 May 2021.

The analysis of B.1.617.2 indicates that its current growth rate is 35% (20–50%) higher than that of B.1.1.7, with the highest rates of spread seen in North West England. Such a growth advantage has not been observed for any other VOC or VUI.

The mechanisms for this increased spread are unknown, but are likely to be a combination of viral biology (transmission or the ability to evade the immune system), repeated introductions, and epidemiological factors in the communities where it was introduced.

The growth of B.1.617.2 is also much greater than that of its sister lineage B.1.617.1, which is likely to have experienced similar rates of introductions and similar demographic factors.

This post was originally published on EMBL-EBI News

Resumen de la evidencia del Reino Unido

Este es un resumen del trabajo que aún no ha sido revisado por pares (peer review) y que actualmente se encuentra publicado como preprint online.

Este documento ha sido preparado por el Laboratorio Europeo de Biología Molecular (EMBL) para proporcionar a los funcionarios de salud pública y a los gobiernos un resumen de información epidemiológica. Los autores principales del preprint son el Dr. Moritz Gerstung del Instituto Europeo de Bioinformática del EMBL (EMBL-EBI) y el Dr. Jeffrey Barrett, director de la Iniciativa de Genómica COVID-19 en el Instituto Wellcome Sanger.

Gerstung y su grupo de investigación han realizado el análisis en profundidad más grande disponible de los datos de vigilancia genómica generados por el programa de vigilancia genómica SARS-CoV-2 del Instituto Wellcome Sanger como parte del Consorcio COVID-19 Genomics UK (COG-UK), mapeando la dinámica de 62 cepas – o variantes – del virus SARS-CoV-2. Este análisis estudia datos de Inglaterra entre septiembre de 2020 y mayo de 2021, y rastrea qué ha pasado con estas cepas en 315 “autoridades locales de nivel inferior” (LTLA, por sus siglas en inglés, es decir, regiones administrativas con aproximadamente 100.000–200.000 habitantes) en Inglaterra.

Los científicos han calculado las tasas de crecimiento relativo de cada una de las 62 cepas, incluidas las “variantes más preocupantes” (VOC, por sus siglas en inglés) B.1.1.7, B.1.351, P.1 y B.1.617.2, así como otras “variantes en fase de investigación” (VUI por sus siglas en inglés) por el Public Health England.

Estos datos son importantes para contextualizar la situación actual de la epidemia:

• A fines de 2020, la variante B.1.1.7 se extendió a pesar de una serie de restricciones, incluido un confinamiento nacional en noviembre y restricciones regionales en diciembre, que ralentizaron la propagación de otras variantes, pero fueron insuficientes para controlar la B.1.1.7. debido a su ventaja de crecimiento intrínseca.
• Entre enero y marzo de 2021, un tercer confinamiento nacional controló la B.1.1.7 y, como efecto secundario, eliminó la mayoría de las variantes que habían sido dominantes en septiembre y octubre de 2020.
• Las variantes que contienen E484K persistieron a pesar de esta tendencia, en parte debido a su introducción repetida, pero se limitaron en gran medida a brotes locales de corta duración.
• La variante B.1.617.2 se observó por primera vez en la semana que finalizó el 3 de abril de 2021, se extendió a más de 200 autoridades locales y se encontró en más del 40% de los genomas virales durante la semana que finalizó el 15 de mayo de 2021.

El análisis de la B.1.617.2 indica que su tasa de crecimiento actual es el 35% (20-50%) más alta que la de la B.1.1.7, con las tasas de propagación más altas observadas en el noroeste de Inglaterra. Para ninguna otra VOC o VUI se ha observado tal ventaja de crecimiento.

Se desconocen los mecanismos que expliquen esta mayor propagación, pero es probable que sean una combinación de biología viral (la transmisión o la capacidad de evadir el sistema inmunológico), introducciones repetidas y factores epidemiológicos en las comunidades donde se introdujo.

El crecimiento de la B.1.617.2 es también mucho mayor que el de su cepa hermana B.1.617.1, que probablemente haya experimentado tasas similares de introducción y factores demográficos análogos.

Surveillance génomique du SARS-CoV-2 en Angleterre

Résumé des données du Royaume-Uni

Il s’agit d’un résumé de travaux qui n’ont pas encore fait l’objet d’un examen par les pairs. Ceux-ci sont actuellement publiés sous forme de prépublication en ligne.

Ce document a été préparé par le Laboratoire européen de biologie moléculaire (EMBL) afin de fournir un résumé des informations épidémiologiques aux responsables de la santé publique et aux gouvernements. Les principaux auteurs de ce document sont le Dr Moritz Gerstung de l’Institut européen de bioinformatique de l’EMBL (EMBL-EBI) et le Dr Jeffrey Barrett, directeur de l’Initiative Génomique COVID-19 au Wellcome Sanger Institute.

Gerstung et ses collègues ont réalisé la plus grande analyse approfondie des données de surveillance génomique générées par le programme de surveillance génomique du SARS-CoV-2 du Wellcome Sanger Institute dans le cadre du consortium COVID-19 Genomics UK (COG-UK), en cartographiant la dynamique de 62 lignées – ou variants – du virus du SARS-CoV-2. Cette analyse couvre les données de l’Angleterre entre septembre 2020 et mai 2021, et suit le devenir de ces lignées dans 315 autorités locales (Lower Tier Local Authorities, ou LTLA, c’est-à-dire des régions administratives comptant environ 100 000 à 200 000 habitants) en Angleterre.

Les scientifiques ont calculé les taux de croissance relatifs de chacune des 62 lignées, y compris ceux des variants préoccupants, ou VOC (« variants of concern » en anglais), B.1.1.7, B.1.351, P.1 et B.1.617.2, ainsi que d’autres variants en cours d’investigation, ou VUI (« variants under investigation » en anglais), par le Public Health England.

Ces données fournissent un contexte important pour la situation épidémique actuelle :

• À la fin de l’année 2020, le variant B.1.1.7 s’est propagé, malgré une série de restrictions – notamment un confinement national en novembre et des restrictions échelonnées par région en décembre – qui ont ralenti la propagation des autres variants mais n’ont pas suffi à contrôler B.1.1.7, en raison de son avantage intrinsèque en termes de croissance.
• Entre janvier et mars 2021, un troisième confinement national a permis de contrôler B.1.1.7 et, par effet secondaire, d’éliminer la plupart des variants qui avaient été dominants en septembre et octobre 2020.
• Les variants contenant E484K ont persisté malgré cette tendance, en partie en raison des introductions répétées de ces variants, mais ont été largement confinés à des foyers locaux de courte durée.
• B.1.617.2 a été observé pour la première fois au cours de la semaine se terminant le 3 avril 2021. Il s’est propagé dans plus de 200 collectivités locales et a été retrouvé dans plus de 40 % des génomes viraux au cours de la semaine se terminant le 15 mai 2021.

L’analyse du variant B.1.617.2 indique que son taux de croissance actuel est de 35 % (20-50 %) plus élevé que celui de B.1.1.7, les taux de propagation les plus élevés étant observés dans le nord-ouest de l’Angleterre. Un tel avantage de croissance n’a été observé pour aucun autre VOC ou VIU.

Les mécanismes de cette propagation accrue sont inconnus, mais résultent probablement d’une combinaison de la biologie virale (transmission ou capacité à échapper au système immunitaire), d’introductions répétées et de facteurs épidémiologiques dans les communautés où il a été introduit.

La croissance de B.1.617.2 est également beaucoup plus importante que celle de sa lignée sœur B.1.617.1, qui a probablement connu des taux d’introduction et des facteurs démographiques similaires.

Sintesi delle evidenze dal Regno Unito

Di seguito la sintesi di un lavoro che non è ancora stato sottoposto a peer review ed è attualmente pubblicato come preprint online.

Questo documento è stato redatto dall’European Molecular Biology Laboratory per fornire una sintesi delle informazioni epidemiologiche ai funzionari della sanità pubblica e ai governi. Gli autori principali dello studio sono il dottor Moritz Gerstung dell’Istituto europeo di bioinformatica dell’EMBL (EMBL-EBI) e il dottor Jeffrey Barrett, direttore della COVID-19 Genomics Initiative al Wellcome Sanger Institute.

Gerstung e colleghi hanno eseguito la più grande analisi approfondita dei dati di sorveglianza genomica generati dal programma di sorveglianza genomica SARS-CoV-2 del Wellcome Sanger Institute, nell’ambito del COVID-19 Genomics UK Consortium (COG-UK), mappando le dinamiche di 62 linee – o varianti – del virus SARS-CoV-2. Questa analisi si basa su dati raccolti in Inghilterra tra settembre 2020 e maggio 2021, e traccia la diffusione di queste varianti in 315 Lower Tier Local Authorities (LTLAs, cioè regioni amministrative con circa 100.000-200.000 abitanti) in Inghilterra.

Gli scienziati hanno calcolato i tassi di crescita relativi di ciascuna delle 62 linee, comprese le varianti più preoccupanti (“variants of concern” – VOC) B.1.1.7, B.1.351, P.1, e B.1.617.2, ed altre varianti oggetto di studio (“variants under investigation” – VUI) da parte della Public Health England.

Questi dati forniscono un contesto importante per l’attuale situazione epidemica:

• Alla fine del 2020, la linea B.1.1.7 si è diffusa nonostante una serie di restrizioni, tra cui un blocco nazionale a novembre e restrizioni a livello regionale a dicembre, che hanno rallentato la diffusione di altre varianti ma non sono state sufficienti a controllare B.1.1.7, a causa del suo intrinseco vantaggio di crescita.
• Tra gennaio e marzo 2021, un terzo blocco nazionale ha controllato la diffusione di B.1.1.7 e, come conseguenza, ha eliminato la maggior parte delle varianti che erano state dominanti tra settembre e ottobre 2020.
• Le varianti contenenti la mutazione E484K si sono mantenute nonostante questa tendenza, in parte a causa delle ripetute introduzioni di queste varianti, ma erano generalmente limitate a focolai locali di breve durata.
• B.1.617.2 è stato osservato per la prima volta nella settimana terminata il 3 aprile 2021, si è diffuso in più di 200 autorità locali ed è stato trovato in più del 40% dei genomi virali durante la settimana terminata il 15 maggio 2021.

L’analisi di B.1.617.2 indica che il suo attuale tasso di crescita è del 35% (20-50%) superiore a quello di B.1.1.7, con i più alti tassi di diffusione osservati nel Nord Ovest dell’Inghilterra. Un tale vantaggio di crescita non è stato osservato per nessun’altra VOC o VUI.

I meccanismi di questa maggiore diffusione sono sconosciuti, ma è probabile che siano una combinazione di biologia virale (trasmissione o capacità di eludere il sistema immunitario), introduzioni ripetute e fattori epidemiologici nelle comunità in cui è stato introdotto.

La crescita di B.1.617.2 è anche molto maggiore rispetto alla linea sorella B.1.617.1, che probabilmente ha avuto tassi simili di introduzione e fattori demografici simili.

SARS-CoV-2 Genomuntersuchung in England

Umfangreichste Analyse von genomischen Daten bildet die Dynamik von 62 Linien des SARS-CoV-2-Virus ab

Zusammenfassung der Erkenntnisse aus Großbritannien

Dieser Text ist eine Zusammenfassung von Arbeiten, die noch nicht begutachtet wurden und derzeit als Online-Preprint veröffentlicht sind.

Dieses Dokument wurde vom Europäischen Laboratorium für Molekularbiologie (EMBL) erstellt, um eine Zusammenfassung der epidemiologischen Informationen für Gesundheitsämter und Regierungen bereitzustellen. Die Hauptautoren des Preprints sind Dr. Moritz Gerstung vom Europäischen Bioinformatik-Institut des EMBL (EMBL-EBI) und Dr. Jeffrey Barrett, Direktor der COVID-19 Genomics Initiative am Wellcome Sanger Institute.

Gerstung und Kollegen führten mit Daten, die durch das Wellcome Sanger Institute SARS-CoV-2 genomic surveillance programme im Rahmen des COVID-19 Genomics UK Consortium (COG-UK) generiert wurden, die umfangreichste Analyse von genomischen Überwachungsdaten durch. Sie bildeten dabei die Dynamik von 62 Linien – oder Varianten – des SARS-CoV-2 Virus ab. Die Analyse umfasst Daten aus England zwischen September 2020 und Mai 2021 und verfolgt das Verhalten und die Verbreitung dieser Linien in 315 Lower Tier Local Authorities (LTLA, d.h. Verwaltungsregionen mit etwa 100.000-200.000 Einwohnern) in England.

Die Wissenschaftler berechneten die relativen Wachstumsraten jeder der 62 Linien, einschließlich der besorgniserregenden Varianten („variants of concern“, VOC) B.1.1.7, B.1.351, P.1 und B.1.617.2 sowie anderer Varianten, die von Public Health England untersucht werden („variants under investigation“, VUI).

Diese Daten liefern wichtigen Kontext für die aktuelle epidemischen Lage:

• Ende 2020 breitete sich B.1.1.7 trotz einer Reihe von Beschränkungen aus, darunter ein nationaler Lockdown im November und regional abgestufte Beschränkungen im Dezember, die die Ausbreitung anderer Varianten verlangsamten, aber nicht ausreichten, um B.1.1.7 aufgrund seines intrinsischen Wachstumsvorteils zu kontrollieren.
• Zwischen Januar und März 2021 gelang es duch einen dritten nationalen Lockdown B.1.1.7 zu kontrollieren. Als Nebeneffekt wurden auch die meisten Varianten eliminiert, die im September und Oktober 2020 dominant gewesen waren.
• E484K-enthaltende Varianten blieben trotz dieses Trends bestehen, teilweise aufgrund wiederholter Einschleppung dieser Varianten, beschränkten sich aber weitgehend auf kurzlebige lokale Ausbrüche.
• B.1.617.2 wurde erstmals in der Woche bis zum 3. April 2021 beobachtet, hat sich in mehr als 200 Kommunen ausgebreitet, und wurde in der Woche bis zum 15. Mai 2021 in mehr als 40 % der viralen Genome gefunden.

Die Analyse von B.1.617.2 zeigt, dass seine aktuelle Wachstumsrate 35 % (20-50 %) höher ist als die von B.1.1.7, wobei die höchsten Ausbreitungsraten in Nordwestengland beobachtet wurden. Ein solcher Wachstumsvorteil wurde für keine andere VOC oder VUI beobachtet.

Die Mechanismen für diese verstärkte Ausbreitung sind nicht bekannt, aber wahrscheinlich handelt es sich um eine Kombination aus Virusbiologie (Übertragung oder die Fähigkeit, das Immunsystem zu umgehen), wiederholten Einschleppungen und epidemiologischen Faktoren in den Gemeinden, in denen es eingeführt wurde.

Das Wachstum von B.1.617.2 ist außerdem wesentlich größer als das der verwandten Linie B.1.617.1, für die wahrscheinlich ähnliche Einführungsraten und ähnliche demographische Faktoren gelten.

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Tags: coronavirus, covid-19, genomics, sars-cov-2, sequencing