A nanopore DNA sequencer is used for real-time genomic surveillance of the Ebola virus epidemic in the field in Guinea; the authors demonstrate that it is possible to pack a genomic surveillance laboratory in a suitcase and transport it to the field for on-site virus sequencing, generating results within 24 hours of sample collection. This paper reports the use of nanopore DNA sequencers (known as MinIONs) for real-time genomic surveillance of the Ebola virus epidemic, in the field in Guinea. The authors demonstrate that it is possible to pack a genomic surveillance laboratory in a suitcase and transport it to the field for on-site virus sequencing, generating results within 24 hours of sample collection. The Ebola virus disease epidemic in West Africa is the largest on record, responsible for over 28,599 cases and more than 11,299 deaths1. Genome sequencing in viral outbreaks is desirable to characterize the infectious agent and determine its evolutionary rate. Genome sequencing also allows the identification of signatures of host adaptation, identification and monitoring of diagnostic targets, and characterization of responses to vaccines and treatments. The Ebola virus (EBOV) genome substitution rate in the Makona strain has been estimated at between 0.87 × 10−3 and 1.42 × 10−3 mutations per site per year. This is equivalent to 16–27 mutations in each genome, meaning that sequences diverge rapidly enough to identify distinct sub-lineages during a prolonged epidemic2,3,4,5,6,7. Genome sequencing provides a high-resolution view of pathogen evolution and is increasingly sought after for outbreak surveillance. Sequence data may be used to guide control measures, but only if the results are generated quickly enough to inform interventions8. Genomic surveillance during the epidemic has been sporadic owing to a lack of local sequencing capacity coupled with practical difficulties transporting samples to remote sequencing facilities9. To address this problem, here we devise a genomic surveillance system that utilizes a novel nanopore DNA sequencing instrument. In April 2015 this system was transported in standard airline luggage to Guinea and used for real-time genomic surveillance of the ongoing epidemic. We present sequence data and analysis of 142 EBOV samples collected during the period March to October 2015. We were able to generate results less than 24 h after receiving an Ebola-positive sample, with the sequencing process taking as little as 15–60 min. We show that real-time genomic surveillance is possible in resource-limited settings and can be established rapidly to monitor outbreaks.

BackgroundrVSV-ZEBOV is a recombinant, replication competent vesicular stomatitis virus-based candidate vaccine expressing a surface glycoprotein of Zaire Ebolavirus. We tested the effect of rVSV-ZEBOV in preventing Ebola virus disease in contacts and contacts of contacts of recently confirmed cases in Guinea, west Africa.MethodsWe did an open-label, cluster-randomised ring vaccination trial (Ebola ça Suffit!) in the communities of Conakry and eight surrounding prefectures in the Basse-Guinée region of Guinea, and in Tomkolili and Bombali in Sierra Leone. We assessed the efficacy of a single intramuscular dose of rVSV-ZEBOV (2×107 plaque-forming units administered in the deltoid muscle) in the prevention of laboratory confirmed Ebola virus disease. After confirmation of a case of Ebola virus disease, we definitively enumerated on a list a ring (cluster) of all their contacts and contacts of contacts including named contacts and contacts of contacts who were absent at the time of the trial team visit. The list was archived, then we randomly assigned clusters (1:1) to either immediate vaccination or delayed vaccination (21 days later) of all eligible individuals (eg, those aged ≥18 years and not pregnant, breastfeeding, or severely ill). An independent statistician generated the assignment sequence using block randomisation with randomly varying blocks, stratified by location (urban vs rural) and size of rings (≤20 individuals vs >20 individuals). Ebola response teams and laboratory workers were unaware of assignments. After a recommendation by an independent data and safety monitoring board, randomisation was stopped and immediate vaccination was also offered to children aged 6–17 years and all identified rings. The prespecified primary outcome was a laboratory confirmed case of Ebola virus disease with onset 10 days or more from randomisation. The primary analysis compared the incidence of Ebola virus disease in eligible and vaccinated individuals assigned to immediate vaccination versus eligible contacts and contacts of contacts assigned to delayed vaccination. This trial is registered with the Pan African Clinical Trials Registry, number PACTR201503001057193.FindingsIn the randomised part of the trial we identified 4539 contacts and contacts of contacts in 51 clusters randomly assigned to immediate vaccination (of whom 3232 were eligible, 2151 consented, and 2119 were immediately vaccinated) and 4557 contacts and contacts of contacts in 47 clusters randomly assigned to delayed vaccination (of whom 3096 were eligible, 2539 consented, and 2041 were vaccinated 21 days after randomisation). No cases of Ebola virus disease occurred 10 days or more after randomisation among randomly assigned contacts and contacts of contacts vaccinated in immediate clusters versus 16 cases (7 clusters affected) among all eligible individuals in delayed clusters. Vaccine efficacy was 100% (95% CI 68·9–100·0, p=0·0045), and the calculated intraclass correlation coefficient was 0·035. Additionally, we defined 19 non-randomised clusters in which we enumerated 2745 contacts and contacts of contacts, 2006 of whom were eligible and 1677 were immediately vaccinated, including 194 children. The evidence from all 117 clusters showed that no cases of Ebola virus disease occurred 10 days or more after randomisation among all immediately vaccinated contacts and contacts of contacts versus 23 cases (11 clusters affected) among all eligible contacts and contacts of contacts in delayed plus all eligible contacts and contacts of contacts never vaccinated in immediate clusters. The estimated vaccine efficacy here was 100% (95% CI 79·3–100·0, p=0·0033). 52% of contacts and contacts of contacts assigned to immediate vaccination and in non-randomised clusters received the vaccine immediately; vaccination protected both vaccinated and unvaccinated people in those clusters. 5837 individuals in total received the vaccine (5643 adults and 194 children), and all vaccinees were followed up for 84 days. 3149 (53·9%) of 5837 individuals reported at least one adverse event in the 14 days after vaccination; these were typically mild (87·5% of all 7211 adverse events). Headache (1832 [25·4%]), fatigue (1361 [18·9%]), and muscle pain (942 [13·1%]) were the most commonly reported adverse events in this period across all age groups. 80 serious adverse events were identified, of which two were judged to be related to vaccination (one febrile reaction and one anaphylaxis) and one possibly related (influenza-like illness); all three recovered without sequelae.InterpretationThe results add weight to the interim assessment that rVSV-ZEBOV offers substantial protection against Ebola virus disease, with no cases among vaccinated individuals from day 10 after vaccination in both randomised and non-randomised clusters.FundingWHO, UK Wellcome Trust, the UK Government through the Department of International Development, Médecins Sans Frontières, Norwegian Ministry of Foreign Affairs (through the Research Council of Norway's GLOBVAC programme), and the Canadian Government (through the Public Health Agency of Canada, Canadian Institutes of Health Research, International Development Research Centre and Department of Foreign Affairs, Trade and Development).

Ebola virus disease (EVD) is a highly lethal condition for which no specific treatment has proven efficacy. In September 2014, while the Ebola outbreak was at its peak, the World Health Organization released a short list of drugs suitable for EVD research. Favipiravir, an antiviral developed for the treatment of severe influenza, was one of these. In late 2014, the conditions for starting a randomized Ebola trial were not fulfilled for two reasons. One was the perception that, given the high number of patients presenting simultaneously and the very high mortality rate of the disease, it was ethically unacceptable to allocate patients from within the same family or village to receive or not receive an experimental drug, using a randomization process impossible to understand by very sick patients. The other was that, in the context of rumors and distrust of Ebola treatment centers, using a randomized design at the outset might lead even more patients to refuse to seek care. Therefore, we chose to conduct a multicenter non-randomized trial, in which all patients would receive favipiravir along with standardized care. The objectives of the trial were to test the feasibility and acceptability of an emergency trial in the context of a large Ebola outbreak, and to collect data on the safety and effectiveness of favipiravir in reducing mortality and viral load in patients with EVD. The trial was not aimed at directly informing future guidelines on Ebola treatment but at quickly gathering standardized preliminary data to optimize the design of future studies.Inclusion criteria were positive Ebola virus reverse transcription PCR (RT-PCR) test, age ≥ 1 y, weight ≥ 10 kg, ability to take oral drugs, and informed consent. All participants received oral favipiravir (day 0: 6,000 mg; day 1 to day 9: 2,400 mg/d). Semi-quantitative Ebola virus RT-PCR (results expressed in "cycle threshold" [Ct]) and biochemistry tests were performed at day 0, day 2, day 4, end of symptoms, day 14, and day 30. Frozen samples were shipped to a reference biosafety level 4 laboratory for RNA viral load measurement using a quantitative reference technique (genome copies/milliliter). Outcomes were mortality, viral load evolution, and adverse events. The analysis was stratified by age and Ct value. A "target value" of mortality was defined a priori for each stratum, to guide the interpretation of interim and final analysis. Between 17 December 2014 and 8 April 2015, 126 patients were included, of whom 111 were analyzed (adults and adolescents, ≥13 y, n = 99; young children, ≤6 y, n = 12). Here we present the results obtained in the 99 adults and adolescents. Of these, 55 had a baseline Ct value ≥ 20 (Group A Ct ≥ 20), and 44 had a baseline Ct value < 20 (Group A Ct < 20). Ct values and RNA viral loads were well correlated, with Ct = 20 corresponding to RNA viral load = 7.7 log10 genome copies/ml. Mortality was 20% (95% CI 11.6%-32.4%) in Group A Ct ≥ 20 and 91% (95% CI 78.8%-91.1%) in Group A Ct < 20. Both mortality 95% CIs included the predefined target value (30% and 85%, respectively). Baseline serum creatinine was ≥110 μmol/l in 48% of patients in Group A Ct ≥ 20 (≥300 μmol/l in 14%) and in 90% of patients in Group A Ct < 20 (≥300 μmol/l in 44%). In Group A Ct ≥ 20, 17% of patients with baseline creatinine ≥110 μmol/l died, versus 97% in Group A Ct < 20. In patients who survived, the mean decrease in viral load was 0.33 log10 copies/ml per day of follow-up. RNA viral load values and mortality were not significantly different between adults starting favipiravir within <72 h of symptoms compared to others. Favipiravir was well tolerated.In the context of an outbreak at its peak, with crowded care centers, randomizing patients to receive either standard care or standard care plus an experimental drug was not felt to be appropriate. We did a non-randomized trial. This trial reaches nuanced conclusions. On the one hand, we do not conclude on the efficacy of the drug, and our conclusions on tolerance, although encouraging, are not as firm as they could have been if we had used randomization. On the other hand, we learned about how to quickly set up and run an Ebola trial, in close relationship with the community and non-governmental organizations; we integrated research into care so that it improved care; and we generated knowledge on EVD that is useful to further research. Our data illustrate the frequency of renal dysfunction and the powerful prognostic value of low Ct values. They suggest that drug trials in EVD should systematically stratify analyses by baseline Ct value, as a surrogate of viral load. They also suggest that favipiravir monotherapy merits further study in patients with medium to high viremia, but not in those with very high viremia.ClinicalTrials.gov NCT02329054.

The 2013–2016 West African epidemic caused by the Ebola virus was of unprecedented magnitude, duration and impact. Here we reconstruct the dispersal, proliferation and decline of Ebola virus throughout the region by analysing 1,610 Ebola virus genomes, which represent over 5% of the known cases. We test the association of geography, climate and demography with viral movement among administrative regions, inferring a classic ‘gravity’ model, with intense dispersal between larger and closer populations. Despite attenuation of international dispersal after border closures, cross-border transmission had already sown the seeds for an international epidemic, rendering these measures ineffective at curbing the epidemic. We address why the epidemic did not spread into neighbouring countries, showing that these countries were susceptible to substantial outbreaks but at lower risk of introductions. Finally, we reveal that this large epidemic was a heterogeneous and spatially dissociated collection of transmission clusters of varying size, duration and connectivity. These insights will help to inform interventions in future epidemics. Frequent dispersal and short-lived local transmission clusters fuelled the 2013–2016 Ebola virus epidemic in Guinea, Liberia and Sierra Leone. Understanding how and why viruses spread during epidemics is crucial for planning how to prevent and respond to future threats. Andrew Rambaut and colleagues provide an overview of the genetic epidemiology of the 2013–2016 epidemic caused by Ebola virus in West Africa. By analysing more than 1,600 Ebola virus genomes, the authors determine the factors that were important in the spread of the epidemic and also explain why the virus did not spread into neighbouring countries.

Analysis of 179 new Ebola virus sequences from patient samples collected in Guinea between March 2014 and January 2015 shows how different lineages evolved and spread in West Africa. Miles Carroll and colleagues report describe the genetic evolution of Ebola virus circulating in West Africa, based on 179 new virus sequences from patient samples collected in Guinea between March 2014 and January 2015. Their analysis shows how different lineages evolved and spread in West Africa between Sierra Leone, Guinea and Liberia. West Africa is currently witnessing the most extensive Ebola virus (EBOV) outbreak so far recorded1,2,3. Until now, there have been 27,013 reported cases and 11,134 deaths. The origin of the virus is thought to have been a zoonotic transmission from a bat to a two-year-old boy in December 2013 (ref. 2). From this index case the virus was spread by human-to-human contact throughout Guinea, Sierra Leone and Liberia. However, the origin of the particular virus in each country and time of transmission is not known and currently relies on epidemiological analysis, which may be unreliable owing to the difficulties of obtaining patient information. Here we trace the genetic evolution of EBOV in the current outbreak that has resulted in multiple lineages. Deep sequencing of 179 patient samples processed by the European Mobile Laboratory, the first diagnostics unit to be deployed to the epicentre of the outbreak in Guinea, reveals an epidemiological and evolutionary history of the epidemic from March 2014 to January 2015. Analysis of EBOV genome evolution has also benefited from a similar sequencing effort of patient samples from Sierra Leone. Our results confirm that the EBOV from Guinea moved into Sierra Leone, most likely in April or early May. The viruses of the Guinea/Sierra Leone lineage mixed around June/July 2014. Viral sequences covering August, September and October 2014 indicate that this lineage evolved independently within Guinea. These data can be used in conjunction with epidemiological information to test retrospectively the effectiveness of control measures, and provides an unprecedented window into the evolution of an ongoing viral haemorrhagic fever outbreak.

The 2018 Nigerian Lassa fever season saw the largest ever recorded upsurge of cases, raising concerns over the emergence of a strain with increased transmission rate. To understand the molecular epidemiology of this upsurge, we performed, for the first time at the epicenter of an unfolding outbreak, metagenomic nanopore sequencing directly from patient samples, an approach dictated by the highly variable genome of the target pathogen. Genomic data and phylogenetic reconstructions were communicated immediately to Nigerian authorities and the World Health Organization to inform the public health response. Real-time analysis of 36 genomes and subsequent confirmation using all 120 samples sequenced in the country of origin revealed extensive diversity and phylogenetic intermingling with strains from previous years, suggesting independent zoonotic transmission events and thus allaying concerns of an emergent strain or extensive human-to-human transmission.

We report on an Ebola virus disease (EVD) survivor who showed Ebola virus in seminal fluid 531 days after onset of disease. The persisting virus was sexually transmitted in February 2016, about 470 days after onset of symptoms, and caused a new cluster of EVD in Guinea and Liberia.

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.

Abstract Background Zaire Ebolavirus disease (EVD) outbreaks can be controlled using rVSV-ZEBOV vaccination and other public health measures. People in high-risk areas may have pre-existing antibodies from asymptomatic Ebolavirus exposure that might affect response to rVSV-ZEBOV. Therefore, we assessed the impact pre-existing immunity had on post-vaccination IgG titre, virus neutralisation, and reactogenicity following vaccination. Methods In this prospective cohort study, 2115 consenting close contacts (“ proches ”) of EVD survivors were recruited. Proches were vaccinated with rVSV-ZEBOV and followed up for 28 days for safety and immunogenicity. Anti-GP IgG titre at baseline and day 28 was assessed by ELISA. Samples from a representative subset were evaluated using live virus neutralisation. Results Ten percent were seropositive at baseline. At day 28, IgG in baseline seronegative (GMT 0.106 IU/ml, 95% CI: 0.100 to 0.113) and seropositive (GMT 0.237 IU/ml, 0.210 to 0.267) participants significantly increased from baseline (both p < 0.0001). There was strong correlation between antibody titres and virus neutralisation in day 28 samples (Spearman’s rho 0.75). Vaccinees with baseline IgG antibodies against Zaire Ebolavirus had similar safety profiles to those without detectable antibodies (63.6% vs 66.1% adults experienced any adverse event; 49.1% vs 60.9% in children), with almost all adverse events graded as mild. No serious adverse events were attributed to vaccination. No EVD survivors tested positive for Ebolavirus by RT-PCR. Conclusions These data add further evidence of rVSV-ZEBOV safety and immunogenicity, including in people with pre-existing antibodies from suspected natural ZEBOV infection whose state does not blunt rVSV-ZEBOV immune response. Pre-vaccination serological screening is not required.

The 2013-2016 epidemic of Ebola virus disease in West Africa was of unprecedented magnitude, duration and impact. Extensive collaborative sequencing projects have produced a large collection of over 1600 Ebola virus genomes, representing over 5% of known cases, unmatched for any single human epidemic. In this comprehensive analysis of this entire dataset, we reconstruct in detail the history of migration, proliferation and decline of Ebola virus throughout the region. We test the association of geography, climate, administrative boundaries, demography and culture with viral movement among 56 administrative regions. Our results show that during the outbreak viral lineages moved according to a classic 'gravity' model, with more intense migration between larger and more proximate population centers. Notably, we find that despite a strong attenuation of international dispersal after border closures, localized cross-border transmission beforehand had already set the seeds for an international epidemic, rendering these measures relatively ineffective in curbing the epidemic. We use this empirical evidence to address why the epidemic did not spread into neighboring countries, showing that although these regions were susceptible to developing significant outbreaks, they were also at lower risk of viral introductions. Finally, viral genome sequence data uniquely reveals this large epidemic to be a heterogeneous and spatially dissociated collection of transmission clusters of varying size, duration and connectivity. These insights will help inform approaches to intervention in such epidemics in the future.