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復(fù)旦張永振教授等《細(xì)胞》探討新冠病毒起源

時(shí)間:2020-03-28 10:15來源:網(wǎng)絡(luò)整理 瀏覽:
來源:學(xué)術(shù)經(jīng)緯1月11日,復(fù)旦大學(xué)張永振教授與合作者悉尼大學(xué)EdwardHolmes教授在開放式病毒學(xué)網(wǎng)站向全世界公布了第一個(gè)新型冠狀病

來源:學(xué)術(shù)經(jīng)緯

1月11日,復(fù)旦大學(xué)張永振教授與合作者悉尼大學(xué)Edward Holmes教授在開放式病毒學(xué)網(wǎng)站向全世界公布了第一個(gè)新型冠狀病毒(SARS-CoV-2)完整基因組序列,這株病毒來自武漢在12月底收治的一位不明肺炎患者。

幾個(gè)月過去,隨著疫情發(fā)展,更多的病毒基因組被測(cè)序。目前公開發(fā)布的SARS-CoV-2基因組序列已經(jīng)有200個(gè)左右,來自世界多個(gè)地區(qū)的患者??茖W(xué)家們及時(shí)公布的病毒基因組序列數(shù)據(jù),讓診斷測(cè)試得以快速發(fā)展,也為研發(fā)疫苗和抗病毒藥物奠定了基礎(chǔ)。

日前,張永振教授和Holmes教授在《細(xì)胞》上發(fā)表文章,對(duì)這些病毒基因組序列,以及其他目前已知的冠狀病毒基因組序列的信息進(jìn)行綜述,幫助我們靠近新冠病毒起源與爆發(fā)的真相。

野生動(dòng)物交易市場(chǎng)起的作用

文章中首先表明,武漢的華南海鮮市場(chǎng)在病毒的出現(xiàn)中起到重要作用。研究作者曾在2014年前親眼在這一“濕貨市場(chǎng)”看到過多種野生動(dòng)物出售。他們指出,這樣的市場(chǎng)給人畜共患病提供了有效的傳播機(jī)制。

除了早期報(bào)告的COVID-19病例與該市場(chǎng)有重要關(guān)聯(lián)外,對(duì)市場(chǎng)上獲得的“環(huán)境樣本”(比如物體表面)做基因組測(cè)序和系統(tǒng)發(fā)育分析顯示,它們與最早一批武漢患者的病毒樣本有“非常密切的關(guān)系”。然而,由于已經(jīng)無法直接取得華南海鮮市場(chǎng)的動(dòng)物樣本,很難明確這些環(huán)境樣本中的病毒來自該市場(chǎng)的動(dòng)物還是當(dāng)時(shí)已在無意中傳播的人。換句話說,目前無法確定該市場(chǎng)在SARS-CoV-2的最初產(chǎn)生中具體扮演的角色。

 ▲研究作者數(shù)年前在武漢華南海鮮市場(chǎng)拍攝到的照片(圖片來源:參考資料[1]) ▲研究作者數(shù)年前在武漢華南海鮮市場(chǎng)拍攝到的照片(圖片來源:參考資料[1])

冠狀病毒在自然中的趨同演化

蝙蝠是多種冠狀病毒的重要“儲(chǔ)存宿主物種”。早期基因組比較的結(jié)果顯示,來自云南發(fā)現(xiàn)的蝙蝠冠狀病毒RaTG13與新冠病毒序列相似度高達(dá)96%。相比之下,新冠病毒與同屬于β冠狀病毒的SARS病毒,在核苷酸水平上的相似度約為79%。

盡管序列相似,研究作者指出,新冠病毒與RaTG13在基因組中的許多關(guān)鍵特征上有所不同。其中最關(guān)鍵的差別是,新冠病毒在其S蛋白的兩個(gè)亞基之間有一個(gè)特殊蛋白酶切割位點(diǎn),可能增強(qiáng)了新冠病毒的感染力。這在SARS病毒中也是沒有的,而類似的特征卻在高致病性禽流感病毒株中存在。

此外,與SARS-CoV-2感染人體細(xì)胞的能力有密切關(guān)系的另一個(gè)特點(diǎn)是其受體結(jié)構(gòu)域,但這部分序列與蝙蝠冠狀病毒RaTG13的相似度僅為85%,并且其中最關(guān)鍵的6個(gè)氨基酸中,只有1個(gè)相同。

作者還強(qiáng)調(diào),在新冠病毒的S蛋白上有另一個(gè)特殊的氨基酸序列插入,見于2019年從云南蝙蝠中發(fā)現(xiàn)的另一株冠狀病毒,但在整個(gè)S蛋白的序列上,這株蝙蝠冠狀病毒與SARS-CoV-2的相似度并不高,從這些信息可以看出自然界中冠狀病毒正在進(jìn)行的趨同演化。

藥明康德內(nèi)容團(tuán)隊(duì)制圖藥明康德內(nèi)容團(tuán)隊(duì)制圖

研究作者認(rèn)為,如果有更多的蝙蝠樣本,相信可以發(fā)現(xiàn)與新冠病毒更相近的蝙蝠冠狀病毒。一個(gè)關(guān)鍵的問題是:新冠病毒中特有的受體結(jié)構(gòu)域突變、蛋白酶切割位點(diǎn),是否可以在這些蝙蝠冠狀病毒或其他動(dòng)物中找到。這個(gè)問題的答案將有助于確定新冠病毒的起源。

由于病毒如何從蝙蝠傳到人的中間過程目前還不清晰,在這篇文章中,兩位研究者也對(duì)中間宿主是什么物種做出了猜測(cè),并強(qiáng)調(diào),對(duì)有野生動(dòng)物交易的市場(chǎng)、人口密集地區(qū)的動(dòng)物進(jìn)行廣泛采樣是十分關(guān)鍵的舉措。文章中提及了探討穿山甲的研究論文,具體內(nèi)容可參見學(xué)術(shù)經(jīng)緯的相關(guān)報(bào)道(管軼/胡艷玲團(tuán)隊(duì)《自然》發(fā)文:兩批穿山甲都檢測(cè)出新冠病毒近親,這說明什么?),在此不做贅述。

研究作者說,“至關(guān)重要的是,對(duì)動(dòng)物冠狀病毒的監(jiān)視應(yīng)包括蝙蝠以外的動(dòng)物,因?yàn)橹虚g宿主的作用可能非常重要,這為病毒在人體內(nèi)的傳播提供了更直接的途徑?!?/p>

人群中的隱秘傳播

病毒除了在動(dòng)物宿主中發(fā)生演化外,兩位研究作者指出,病毒的一些關(guān)鍵突變也有可能發(fā)生在人群“隱秘傳播”(cryptic” spread)階段。具體來說,就是當(dāng)病毒最初傳到人身上時(shí),由于無癥狀感染者(只有輕微的呼吸道癥狀但沒有肺炎)未能被發(fā)現(xiàn),病毒在人傳人過程中逐步演化出了上述蛋白酶切割位點(diǎn)等關(guān)鍵突變,從而變得完全適應(yīng)于人類。

因?yàn)椴荒芘懦@種可能,作者認(rèn)為,一方面回溯追蹤2019年12月之前呼吸道癥狀患者的樣本,或許有助于獲得隱秘傳播的信息;另一方面也提示,在目前大范圍傳播的情況下,有必要持續(xù)關(guān)注引起表型變化的病毒突變。

結(jié)論

在文章的最后,兩位研究作者給出了非常重要的結(jié)論:“鑒于野生動(dòng)物中病毒的多樣性以及它們的持續(xù)進(jìn)化,可以說,要降低未來的爆發(fā)風(fēng)險(xiǎn),最簡(jiǎn)單也是最具成本效益的方法是盡可能限制我們對(duì)動(dòng)物病原體的接觸。盡管我們與動(dòng)物世界的密切關(guān)系意味著不可能建立完全封閉的壁壘,但是,針對(duì)非法野生動(dòng)植物貿(mào)易采取更強(qiáng)有力的行動(dòng),杜絕濕貨市場(chǎng)中所有的哺乳類(或許還包括禽類)野生動(dòng)物交易,將提供重要的緩沖?!?/p>

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