Abstract Lassa fever is listed among the diseases that pose the greatest risks to public health by the World Health Organization. This severe viral hemorrhagic fever is caused by Lassa virus, a zoonotic pathogen that repeatedly spills over to humans from its rodent reservoirs. It is currently not known how climate change, transformations in land use, and human population growth could affect the endemic area of this virus, currently limited to parts of West Africa. By exploring the environmental data associated with virus occurrence, we show how temperature, precipitation and the presence of pastures determine ecological suitability for virus circulation. We project that regions in Central and East Africa will likely become suitable for Lassa virus over the next decades and estimate that the total population living in areas suitable for Lassa virus may grow from about 100 million to 700 million by 2070. By analysing geotagged viral genomes, we find that in the event of Lassa virus being introduced into a new suitable region, its spread might remain spatially limited over the first decades. Our results highlight how the endemic area of Lassa virus may expand well beyond West Africa in the next decades due to human impact on the environment, putting hundreds of million more people at risk of infection.

How viruses evolves within hosts can dictate infection outcomes; however, accurately reconstructing this process is challenging from samples with low virus concentrations. We evaluated our highly multiplexed amplicon approach - PrimalSeq - to enrich for viral RNA and demonstrate how virus concentration, sequencing coverage depth, primer mismatches, and technical replicates influence the accuracy of measuring intrahost virus diversity. Using this data, we developed an open source experimental protocol and computational tool (iVar; github.com/andersen-lab/ivar) for using PrimalSeq to measure intrahost virus diversity using Illumina and compared the results to Oxford Nanopore sequencing. Furthermore, we demonstrate the utility of our approach by measuring Zika and West Nile virus diversity from varied sample types, and show that the accumulation of genetic diversity is heavily influenced by experimental and biological systems.

Zoonotic spillovers of viruses have occurred through the animal trade worldwide. The start of the COVID-19 pandemic was traced epidemiologically to the Huanan Wholesale Seafood Market, the site with the most reported wildlife vendors in the city of Wuhan, China. Here, we analyze publicly available qPCR and sequencing data from environmental samples collected in the Huanan market in early 2020. We demonstrate that the SARS-CoV-2 genetic diversity linked to this market is consistent with market emergence, and find increased SARS-CoV-2 positivity near and within a particular wildlife stall. We identify wildlife DNA in all SARS-CoV-2 positive samples from this stall. This includes species such as civets, bamboo rats, porcupines, hedgehogs, and one species, raccoon dogs, known to be capable of SARS-CoV-2 transmission. We also detect other animal viruses that infect raccoon dogs, civets, and bamboo rats. Combining metagenomic and phylogenetic approaches, we recover genotypes of market animals and compare them to those from other markets. This analysis provides the genetic basis for a short list of potential intermediate hosts of SARS-CoV-2 to prioritize for retrospective serological testing and viral sampling.

Genome sequencing has become a powerful tool for studying emerging infectious diseases; however, genome sequencing directly from clinical samples without isolation remains challenging for viruses such as Zika, where metagenomic sequencing methods may generate insufficient numbers of viral reads. Here we present a protocol for generating coding-sequence complete genomes comprising an online primer design tool, a novel multiplex PCR enrichment protocol, optimised library preparation methods for the portable MinION sequencer (Oxford Nanopore Technologies) and the Illumina range of instruments, and a bioinformatics pipeline for generating consensus sequences. The MinION protocol does not require an internet connection for analysis, making it suitable for field applications with limited connectivity. Our method relies on multiplex PCR for targeted enrichment of viral genomes from samples containing as few as 50 genome copies per reaction. Viral consensus sequences can be achieved starting with clinical samples in 1-2 days following a simple laboratory workflow. This method has been successfully used by several groups studying Zika virus evolution and is facilitating an understanding of the spread of the virus in the Americas.

CIViC is an expert crowdsourced knowledgebase for Clinical Interpretation of Variants in Cancer (www.civicdb.org) describing the therapeutic, prognostic, and diagnostic relevance of inherited and somatic variants of all types. CIViC is committed to open source code, open access content, public application programming interfaces (APIs), and provenance of supporting evidence to allow for the transparent creation of current and accurate variant interpretations for use in cancer precision medicine.

Computational analyses of pathogen genomes are increasingly used to unravel the dispersal history and transmission dynamics of epidemics. Here, we show how to go beyond historical reconstructions and use spatially-explicit phylogeographic and phylodynamic approaches to formally test epidemiological hypotheses. We illustrate our approach by focusing on the West Nile virus (WNV) spread in North America that has been responsible for substantial impacts on public, veterinary, and wildlife health. WNV isolates have been sampled at various times and locations across North America since its introduction to New York twenty years ago. We exploit this genetic data repository to demonstrate that factors hypothesised to affect viral dispersal and demography can be formally tested. Specifically, we detail and apply an analytical workflow consisting of state-of-the art methods that we further improve to test the impact of environmental factors on the dispersal locations, velocity, and frequency of viral lineages, as well as on the genetic diversity of the viral population through time. We find that WNV lineages tend to disperse faster in areas with higher temperatures and we identify temporal variation in temperature as a main predictor of viral genetic diversity through time. Using a simulation procedure, we find no evidence that viral lineages preferentially circulate within the same migratory bird flyway, suggesting a substantial role for non-migratory birds or mosquito dispersal along the longitudinal gradient. Finally, we also separately apply our testing approaches on the three WNV genotypes that circulated in North America in order to understand and compare their dispersal ability. Our study demonstrates that the development and application of statistical approaches, coupled with comprehensive pathogen genomic data, can address epidemiological questions that might otherwise be difficult or impractically expensive to answer.

Zika virus (ZIKV) is causing an unprecedented epidemic linked to severe congenital syndromes1,2. In July 2016, mosquito-borne ZIKV transmission was first reported in the continental United States and since then, hundreds of locally-acquired infections have been reported in Florida3. To gain insights into the timing, source, and likely route(s) of introduction of ZIKV into the continental United States, we tracked the virus from its first detection in Miami, Florida by direct sequencing of ZIKV genomes from infected patients and Aedes aegypti mosquitoes. We show that at least four distinct ZIKV introductions contributed to the outbreak in Florida and that local transmission likely started in the spring of 2016 - several months before its initial detection. By analyzing surveillance and genetic data, we discovered that ZIKV moved among transmission zones in Miami. Our analyses show that most introductions are phylogenetically linked to the Caribbean, a finding corroborated by the high incidence rates and traffic volumes from the region into the Miami area. By comparing mosquito abundance and travel flows, we describe the areas of southern Florida that are especially vulnerable to ZIKV introductions. Our study provides a deeper understanding of how ZIKV initiates and sustains transmission in new regions.

Despite great attention given to the recent Zika virus (ZIKV) epidemic in the Americas, much remains unknown about its epidemiology and evolution, in part due to a lack of genomic data. We applied multiple sequencing approaches to generate 110 ZIKV genomes from clinical and mosquito samples from 10 countries and territories, greatly expanding the observed viral genetic diversity from this outbreak. We analyzed the timing and patterns of introductions into distinct geographic regions; our phylogenetic evidence suggests rapid expansion of the outbreak in Brazil and multiple introductions of outbreak strains into Puerto Rico, Honduras, Colombia, other Caribbean islands, and the continental US. We find that ZIKV circulated undetected in multiple regions for many months before the first locally transmitted cases were confirmed, highlighting the importance of viral surveillance. We identify mutations with possible functional implications for ZIKV biology and pathogenesis, as well as those potentially relevant to the effectiveness of diagnostic tests.

Abstract To combat the ongoing COVID-19 pandemic, scientists have been conducting research at breakneck speeds, producing over 52,000 peer-reviewed articles within the first year. To address the challenge in tracking the vast amount of new research located in separate repositories, we developed outbreak.info Research Library, a standardized, searchable interface of COVID-19 and SARS-CoV-2 resources. Unifying metadata from sixteen repositories, we assembled a collection of over 350,000 publications, clinical trials, datasets, protocols, and other resources as of October 2022. We used a rigorous schema to enforce consistency across different sources and resource types and linked related resources. Researchers can quickly search the latest research across data repositories, regardless of resource type or repository location, via a search interface, public API, and R package. Finally, we discuss the challenges inherent in combining metadata from scattered and heterogeneous resources and provide recommendations to streamline this process to aid scientific research.

The ongoing Zika epidemic in the Americas has challenged public health surveillance, response, and control systems. Even as the epidemic appears to be near its end in the Americas, it is unclear whether substantial Zika virus transmission may still be ongoing. This issue is exacerbated by large discrepancies in local case reporting and significant delays in detecting outbreaks due to surveillance gaps. To uncover locations with lingering outbreaks in the Americas, we investigated travel-associated Zika cases diagnosed in the United States and Europe to identify signatures of transmission dynamics that were not captured by local reporting. We found that a large and unreported Zika outbreak occurred in Cuba during 2017, a year after peak transmission in neighboring countries, with cases still appearing in 2018. By sequencing Zika virus from infected travelers, we show that the 2017 outbreak in Cuba was sparked by long-lived lineages of Zika virus introduced from multiple places in the Americas a year prior. Our data suggest that while aggressive mosquito control in Cuba may initially have been effective at mitigating Zika virus transmission, in the absence of vaccines, herd immunity, or strong international coordination, such control measures may need to be maintained to be effective. Our study highlights how Zika virus may still be silently spreading in the Americas and provides a framework for more accurately understanding outbreak dynamics.