Taking CRISPR technology further CRISPR techniques are allowing the development of technologies for nucleic acid detection (see the Perspective by Chertow). Taking advantages of the distinctive enzymatic properties of CRISPR enzymes, Gootenberg et al. developed an improved nucleic acid detection technology for multiplexed quantitative and highly sensitive detection, combined with lateral flow for visual readout. Myhrvold et al. added a sample preparation protocol to create a field-deployable viral diagnostic platform for rapid detection of specific strains of pathogens in clinical samples. Cas12a (also known as Cpf1), a type V CRISPR protein, cleaves double-stranded DNA and has been adapted for genome editing. Chen et al. discovered that Cas12a also processes single-stranded DNA threading activity. A technology platform based on this activity detected human papillomavirus in patient samples with high sensitivity. Science , this issue p. 439 , p. 444 , p. 436 ; see also p. 381

One hundred and ten Zika virus genomes from ten countries and territories involved in the Zika virus epidemic reveal rapid expansion of the epidemic within Brazil and multiple introductions to other regions. Three papers in this issue present a wealth of new Zika virus (ZIKV) genome sequences and further insights into the genetic epidemiology of ZIKV. Nathan Grubaugh et al. provide 39 new ZIKV genome sequences from infected patients and Aedes aegypti mosquitoes in Florida. Phylogenetic analysis suggests that the virus has been introduced on multiple separate occasions, probably linked to travel from the Caribbean. They find a low probability of long-term persistence of ZIKV transmission chains within Florida, suggesting that the potential for future ZIKV outbreaks there will depend on transmission dynamics in the Americas. Nuno Faria et al. and Hayden Metsky et al. reconstruct the spread of ZIKV in Brazil and the Americas. Faria et al. provide 54 new ZIKV genomes, several sequenced in real time in a mobile genomics laboratory. They trace the spatial origins and spread of ZIKV in Brazil and the Americas and date the timing of the international spread of ZIKV from Brazil. They find that northeast Brazil had a crucial role in the establishment of the epidemic and the spread of the virus within Brazil and the Americas. Metsky et al. generate 110 ZIKV genomes from clinical and mosquito samples from ten regions. They also see rapid expansion of the epidemic within Brazil and multiple introductions to other geographic areas. In agreement with Faria et al., they find that ZIKV circulated unobserved for many months before transmission was detected. Metsky et al. additionally describe ZIKV evolution and discuss how the accumulation of mutations might affect the performance of diagnostic tests in the future. Although the recent Zika virus (ZIKV) epidemic in the Americas and its link to birth defects have attracted a great deal of attention1,2, much remains unknown about ZIKV disease epidemiology and ZIKV evolution, in part owing to a lack of genomic data. Here we address this gap in knowledge by using 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 analysed 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 United States. We find that ZIKV circulated undetected in multiple regions for many months before the first locally transmitted cases were confirmed, highlighting the importance of surveillance of viral infections. We identify mutations with possible functional implications for ZIKV biology and pathogenesis, as well as those that might be relevant to the effectiveness of diagnostic tests.

Genome sequencing of Zika virus samples from infected patients and Aedes aegypti mosquitoes in Florida shows that the virus was probably introduced into the United States on multiple occasions, and that the Caribbean is the most likely source. Three papers in this issue present a wealth of new Zika virus (ZIKV) genome sequences and further insights into the genetic epidemiology of ZIKV. Nathan Grubaugh et al. provide 39 new ZIKV genome sequences from infected patients and Aedes aegypti mosquitoes in Florida. Phylogenetic analysis suggests that the virus has been introduced on multiple separate occasions, probably linked to travel from the Caribbean. They find a low probability of long-term persistence of ZIKV transmission chains within Florida, suggesting that the potential for future ZIKV outbreaks there will depend on transmission dynamics in the Americas. Nuno Faria et al. and Hayden Metsky et al. reconstruct the spread of ZIKV in Brazil and the Americas. Faria et al. provide 54 new ZIKV genomes, several sequenced in real time in a mobile genomics laboratory. They trace the spatial origins and spread of ZIKV in Brazil and the Americas and date the timing of the international spread of ZIKV from Brazil. They find that northeast Brazil had a crucial role in the establishment of the epidemic and the spread of the virus within Brazil and the Americas. Metsky et al. generate 110 ZIKV genomes from clinical and mosquito samples from ten regions. They also see rapid expansion of the epidemic within Brazil and multiple introductions to other geographic areas. In agreement with Faria et al., they find that ZIKV circulated unobserved for many months before transmission was detected. Metsky et al. additionally describe ZIKV evolution and discuss how the accumulation of mutations might affect the performance of diagnostic tests in the future. Zika virus (ZIKV) is causing an unprecedented epidemic linked to severe congenital abnormalities1,2. In July 2016, mosquito-borne ZIKV transmission was reported in the continental United States; since then, hundreds of locally acquired infections have been reported in Florida3,4. To gain insights into the timing, source, and likely route(s) of ZIKV introduction, we tracked the virus from its first detection in Florida by sequencing ZIKV genomes from infected patients and Aedes aegypti mosquitoes. We show that at least 4 introductions, but potentially as many as 40, contributed to the outbreak in Florida and that local transmission is likely to have started in the spring of 2016—several months before its initial detection. By analysing surveillance and genetic data, we show that ZIKV moved among transmission zones in Miami. Our analyses show that most introductions were linked to the Caribbean, a finding corroborated by the high incidence rates and traffic volumes from the region into the Miami area. Our study provides an understanding of how ZIKV initiates transmission in new regions.

Abstract Despite widespread vaccination, eleven thousand mumps cases were reported in the United States (US) in 2016–17, including hundreds in Massachusetts, primarily in college settings. We generated 203 whole genome mumps virus (MuV) sequences from Massachusetts and 15 other states to understand the dynamics of mumps spread locally and nationally, as well as to search for variants potentially related to vaccination. We observed multiple MuV lineages circulating within Massachusetts during 2016–17, evidence for multiple introductions of the virus to the state, and extensive geographic movement of MuV within the US on short time scales. We found no evidence that variants arising during this outbreak contributed to vaccine escape. Combining epidemiological and genomic data, we observed multiple co-circulating clades within individual universities as well as spillover into the local community. Detailed data from one well-sampled university allowed us to estimate an effective reproductive number within that university significantly greater than one. We also used publicly available small hydrophobic (SH) gene sequences to estimate migration between world regions and to place this outbreak in a global context, but demonstrate that these short sequences, historically used for MuV genotyping, are inadequate for tracing detailed transmission. Our findings suggest continuous, often undetected, circulation of mumps both locally and nationally, and highlight the value of combining genomic and epidemiological data to track viral disease transmission at high resolution.

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.