ABSTRACT Coronavirus disease 2019 (COVID-19) rapidly spread from a city in China to almost every country in the world, affecting millions of individuals. Genomic approaches have been extensively used to understand the evolution and epidemiology of SARS-CoV-2 across the world. Kerala is a unique state in India well connected with the rest of the world through a large number of expatriates, trade, and tourism. The first case of COVID-19 in India was reported in Kerala in January 2020, during the initial days of the pandemic. The rapid increase in the COVID-19 cases in the state of Kerala has necessitated the understanding of the genetic epidemiology of circulating virus, evolution, and mutations in SARS-CoV-2. We sequenced a total of 200 samples from patients at a tertiary hospital in Kerala using COVIDSeq protocol at a mean coverage of 7,755X. The analysis identified 166 unique high-quality variants encompassing 4 novel variants and 89 new variants identified for the first time in SARS-CoV-2 samples isolated from India. Phylogenetic and haplotype analysis revealed that the circulating population of the virus was dominated (94.6% of genomes) by three distinct introductions followed by local spread, apart from identifying polytomies suggesting recent outbreaks. The genomes formed a monophyletic distribution exclusively mapping to the A2a clade. Further analysis of the functional variants revealed two variants in the S gene of the virus reportedly associated with increased infectivity and 5 variants that mapped to five primer/probe binding sites that could potentially compromise the efficacy of RT-PCR detection. To the best of our knowledge, this is the first and most comprehensive report of genetic epidemiology and evolution of SARS-CoV-2 isolates from Kerala.

ABSTRACT An isolated epidemic of Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus 2 (SARS-CoV-2) causing Coronavirus Diseases (COVID-19) originating in Wuhan, China has now rapidly emerged into a global pandemic affecting millions of people worldwide. Molecular detection of SARS-CoV-2 using reverse transcription polymerase chain reaction (RT-PCR) forms the mainstay in screening, diagnosis and epidemiology of disease. The virus has been evolving through base substitutions. The recent availability of genomes of SARS-CoV-2 isolates from different countries including India motivated us to assess the presence and potential impact of variations in target sites for the oligonucleotide primers and probes used in molecular diagnosis. We catalogued a total of 132 primers or probes sequences from the literature and the public domain. Our analysis revealed a total of 125 unique genetic variants in 80 either primers or probes binding sites. A total of 13 unique variants had allele frequency of ≥ 1% in Indian SARS-CoV-2 genomes mapped to the primers or probes binding sites. A total of 15 primers or probes binding sites had cumulative variant frequency of ≥ 1% in the SARS-CoV-2 genomes. These included primers or probes sites which are widely used in India and across the world for molecular diagnosis as well as approved by national and international agencies. This highlights the need for sequencing genomes of emerging pathogens to make evidence based policies for development and approval of diagnostics. To the best of our knowledge, ours is the most comprehensive analysis of genomic variants in genomes of SARS-CoV-2 isolates from India and their potential impact on efficacy of molecular diagnostics.

Abstract The COVID-19 pandemic caused by SARS-CoV-2 has caused millions of infections and deaths worldwide. Limited treatment options and the threat from emerging variants underline the need for novel and widely accessible therapeutics. G-quadruplexes (G4s) are nucleic acid secondary structures known to affect many cellular processes including viral replication and transcription. We identified heretofore not reported G4s with remarkably low mutation frequency across >5 million SARS-CoV-2 genomes. The G4 structure was targeted using FDA-approved drugs that can bind G4s - Chlorpromazine (CPZ) and Prochlorperazine (PCZ). We found significant inhibition in lung pathology and lung viral load of SARS-CoV-2 challenged hamsters when treated with CPZ, PCZ that was comparable to the widely used antiviral drug Remdesivir. In support, in vitro G4 binding, inhibition of reverse transcription from RNA isolated from COVID-infected humans, and attenuated viral replication and infectivity in Vero cell cultures were clear in case of both CPZ/PCZ. Apart from the wide accessibility of CPZ/PCZ, targeting relatively invariant nucleic acid structures poses an attractive strategy against fast mutating viruses like SARS-CoV-2.

Purpose: In recent years, the advent of high throughput sequencing techniques has led to the identification of a number of genetic variants across different genes that are associated with movement disorders. However, the under-appreciation of the variant spectrum in movement disorders and the lack of consolidated and systematic evidence-based annotation of these variants has long undermined the true potential of genomic approaches to expedite precision medicine. Methods: We manually curated the genetic variants from a panel of 118 genes that have been associated with monogenic causes of movement disorders and systematically annotated them according to ACMG & AMP (American College of Medical Genetics and the Association of Molecular Pathologists) guidelines. Results: Data integration after systematic classification of variants according to ACMG & AMP guidelines showed 5118 pathogenic/likely pathogenic variants accounting for 18.03% of the total unique variants being annotated. This data and annotations are available in a comprehensive online compendium DystoGen. Conclusion: To the best of our knowledge, this is the most comprehensive compendium of genetic variants in movement disorders annotated as per the ACMG & AMP guidelines for pathogenicity. The compendium indexes 28377 variants along with a wide array of information including the geographical origin of the variant, global distribution, and population allele frequency. The resource has been made available in the URL https://clingen.igib.res.in/dystogen/.

Abstract Background Antibodies against human neutrophil antigens (HNAs) play a significant role in various clinical conditions such as neonatal alloimmune neutropenia (NAIN). Transfusion-related acute lung injury (TRALI) and other non-hemolytic transfusion reactions. This study aims to identify the genotype and allele frequencies of HNAs in the healthy Indian population. Methods Genetic variants from whole genomes of 1029 healthy Indian individuals were retrieved to accurately perform frequency estimation of HNA-1, HNA-3, HNA-4 and HNA-5 alleles using in-house computational pipeline. Results In HNA class I, the genotype frequencies of FCGR3B*01 (HNA1a/a), FCGR3B*02 (HNA1b/b) and FCGR3B*03 (HNA1c/c) were 0.29%, 27.31% and 1.75% respectively. In HNA-3 the frequencies of HNA3a/a (SLC44A2*01), HNA3a/b and HNA3b/b (SLC44A2*02) were found to be 62.0%, 31.7% and 5.8% respectively. Frequency of ITGAM*01 encoding HNA4a/a was 90.1% and that of ITGAM*02 encoding HNA4b/b was 0.3%. Furthermore, HNA5a/a (ITGAL*01) and HNA5b/b (ITGAL*02) were found to have 12.9% and 48.6% genotype frequencies in the Indian population respectively. It was also found that the allele frequency HNA-5 variant, rs2230433 (ITGAL_chr16:30506720G>C) encoding 5b allele was highly prevalent (78.2%) in the Indian population which was comparable to South Asians (65.6%) but differed greatly from East Asians (14.3%), Latino Americans (25.7%), African-Americans (42.2%), European-Finnish (25.4%), European-non-Finnish (29.4%), Greater Middle Easterners (34.5%), Amish (30.2%) and Ashkenazi Jewish (31.4%). Conclusion This study presents the first comprehensive report of HNA variant and genotype frequencies using large scale representative whole genome sequencing data of the Indian population. Significant difference was observed in the prevalence of HNA5a and HNA5b in India in comparison to other global populations.

Abstract Background Genetic variants in human platelet antigens (HPAs) considered as allo- or auto antigens are associated with various disorders including neonatal alloimmune thrombocytopenia, platelet transfusion refractoriness and post-transfusion purpura. While global differences in genotype frequencies were observed, the distribution of HPA variants in the Indian population are largely unknown. This study aims to explore the landscape of HPA variants in India to provide a basis for risk assessment and management of related complications. Materials and methods Population specific frequencies of genetic variants associated with the 35 classes of HPAs (HPA-1 to HPA-35) were estimated by systematically analyzing genomic variations of 1029 healthy Indian individuals as well as from global population genome datasets.. Results Allele frequencies of the most clinically relevant HPA systems in the Indian population were found as follows, HPA-1a – 0.89, HPA-1b – 0.15, HPA-2a – 0.94, HPA-2b – 0.05, HPA-3a – 0.66, HPA-3b – 0.36, HPA-4a – 1.00, HPA-4b – 0, HPA-5a – 0.92, HPA-5b – 0.08, HPA-6a – 1.00, HPA-6b – 0, HPA-15a – 0.58 and HPA-15b – 0.42. In addition, HPA-4b allele frequencies were found to be significantly higher in India in comparison to global populations. Conclusion This study provides the first comprehensive analysis of HPA allele and genotype frequencies using large scale representative whole genome sequencing data of the Indian population.

Abstract India confines more than 17% of the world’s population and has a diverse genetic makeup with several clinically relevant rare mutations belonging to many sub-group which are undervalued in global sequencing datasets like the 1000 Genome data (1KG) containing limited samples for Indian ethnicity. Such databases are critical for the pharmaceutical and drug development industry where the diversity plays a crucial role in identifying genetic disposition towards adverse drug reactions. A qualitative and comparative sequence and structural study utilizing variant information present in the recently published, largest curated Indian genome database (IndiGen) and the 1000 Genome data was performed for variants belonging to the kinase coding genes,the second most targeted group of drug targets. The sequence level analysis identified similarities and differences among different populations based on the nsSNVs and amino acid exchange frequencies whereas comparative structural analysis of IndiGen variants was performed with pathogenic variants reported in UniProtKB Humsavar data. The influence of these variations on structural features of the protein, such as structural stability, solvent accessibility, hydrophobicity, and the hydrogen-bond network were investigated. In-silico screening of the known drugs to these Indian variation-containing proteins reveal critical differences imparted in the strength of binding due to the variations present in the Indian population. In conclusion, this study constitutes a comprehensive investigation into the understanding of common variations present in the second largest population in the world, and investigating its implications in the sequence, structural and pharmacogenomic landscape. The preliminary investigation reported in this paper, supporting the screening and detection of ADRs specific to the Indian population could aid in the development of techniques for pre-clinical and post-market screening of drug-related adverse events in the Indian population.

Abstract Coronavirus disease (COVID-19) emerged from a city in China and has now spread as a global pandemic affecting millions of individuals. The causative agent, SARS-CoV-2 is being extensively studied in terms of its genetic epidemiology using genomic approaches. Andhra Pradesh is one of the major states of India with the third-largest number of COVID-19 cases with limited understanding of its genetic epidemiology. In this study, we have sequenced 293 SARS-CoV-2 genome isolates from Andhra Pradesh with a mean coverage of 13,324X. We identified 564 high-quality SARS-CoV-2 variants, out of which 15 are novel. A total of 18 variants mapped to RT-PCR primer/probe sites, and 4 variants are known to be associated with an increase in infectivity. Phylogenetic analysis of the genomes revealed the circulating SARS-CoV-2 in Andhra Pradesh majorly clustered under the clade A2a (94%), while 6% fall under the I/A3i clade, a clade previously defined to be present in large numbers in India. To the best of our knowledge, this is the most comprehensive genetic epidemiological analysis performed for the state of Andhra Pradesh.

Earthworms show a wide spectrum of regenerative potential with certain species like Eisenia fetida capable of regenerating more than two-thirds of their body while other closely related species, such as Paranais litoralis seem to have lost this ability. Earthworms belong to the phylum annelida, in which the genomes of the marine oligochaete Capitella telata, and the freshwater leech Helobdella robusta have been sequenced and studied. The terrestrial annelids, in spite of their ecological relevance and unique biochemical repertoire, are represented by a single rough genome draft of Eisenia fetida (North American isolate), which suggested that extensive duplications have led to a large number of HOX genes in this annelid. Herein, we report the draft genome sequence of Eisenia fetida (Indian isolate), a terrestrial redworm widely used for vermicomposting assembled using short reads and mate-pair reads. An in-depth analysis of the miRNome of the worm, showed that many miRNA gene families have also undergone extensive duplications. Genes for several important proteins such as sialidases and neurotrophins were identified by RNA sequencing of tissue samples. We also used de novo assembled RNA-Seq data to identify genes that are differentially expressed during regeneration, both in the newly regenerating cells and in the adjacent tissue. Sox4, a master regulator of TGF-beta induced epithelial-mesenchymal transition was induced in the newly regenerated tissue. The regeneration of the ventral nerve cord was also accompanied by the induction of nerve growth factor and neurofilament genes. The metagenome of the worm, characterized using 16S rRNA sequencing, revealed the identity of several bacterial species that reside in the nephridia of the worm. Comparison of the bodywall and cocoon metagenomes showed exclusion of hereditary symbionts in the regenerated tissue. In summary, we present extensive genome, transcriptome and metagenome data to establish the transcriptome and metagenome dynamics during regeneration.