相似度96%,武汉病毒所报道新型冠状病毒或来源于蝙蝠

1月23日,中国科学院武汉病毒研究所发表论文揭示:武汉新型冠状病毒nCoV-2019与一种蝙蝠中的冠状病毒的序列一致性高达96%。

以上成果来自中国科学院武汉病毒研究所石正丽团队1月23日在bioRxiv预印版平台上发表的Discovery of a novel coronavirus associated with the recent pneumonia outbreak in humans and its potential bat origin。bioRxiv是一个免费的在线档案和分发服务,用于生命科学中未经发表的预印本,由非营利性的知名研究实验室——美国冷泉港实验室(CSHL)运营。

2003年,SARS爆发之后,很多急性呼吸综合征相关的冠状病毒(severe acute respiratory syndrome related coronaviruses (SARSr-CoV))在其天然宿主——蝙蝠中被发现。以往研究表明,其中一些SARSr-CoV具有感染人的潜力。

相似度96%,武汉病毒所报道新型冠状病毒或来源于蝙蝠

石正丽团队也是中国SARS病毒的源头攻克团队。2017年,石正丽等人在追寻、研究13年之后,终于在云南昆明地区一个小山洞里的蝙蝠身上发现了SARS病毒所有基因组成,基本完成了对SARS病毒的溯源工作。而此前,一度被认为是SARS“罪魁祸首”的果子狸实际上只是中间宿主,并非病毒源头。

值得注意的是,1月21日,中国科学院上海巴斯德研究所、军事医学研究院国家应急防控药物工程技术研究中心和中科院分子植物卓越中心合成生物学重点实验室合作完成的另一篇论文也揭示了nCoV-2019病毒与蝙蝠之前存在的相关性。

论文称,新型冠状病毒和SARS/类SARS冠状病毒的共同祖先,是和HKU9-1类似的病毒。由于武汉冠状病毒的进化邻居和外类群,都在各类蝙蝠中有发现,研究者推测武汉冠状病毒的自然宿主也可能是蝙蝠。

为何聚焦蝙蝠病毒

石正丽团队论文研究的是在武汉最新发现的冠状病毒——nCoV-2019,该病毒导致了这一次流行病的爆发。

在疫情早期,研究者从5名病人体内获得了该病毒的全基因组,其中这5例基因组基本上一致,并于SARS-CoV的序列一致性有79.5%。重要的是,nCoV-2019与一种蝙蝠中的冠状病毒的序列一致性高达96%。通过对其保守的7个非结构蛋白进行对比,发现nCoV-2019属于SARSr-CoV,另外,nCoV-2019进入细胞的受体与SARS-CoV一样,均为ACE2。

相似度96%,武汉病毒所报道新型冠状病毒或来源于蝙蝠

石正丽是蝙蝠携带SARS样冠状病毒领域的权威。2005年,石正丽等人曾在菊头蝠身上找到了和SARS病毒相似的冠状病毒,并于当年将成果刊发于《科学》(Science)。

随后的几年里,很多SARSr病毒基因在蝙蝠中被分离出来,但这些基因和人体内的SARS病毒基因总有一些差别,并没有在蝙蝠体内发现人SARS病毒最直接的祖先。2017年11月,石正丽团队进一步在PLos Pathgens杂志上发表文章,五年内他们共在云南山洞中收集了602份蝙蝠样本,最终他们发现了蝙蝠中的SARS相关病毒(SARSr virus)是人SARS病毒祖先的更直接的证据。

2019年1月8日,石正丽团队的“中国蝙蝠携带重要病毒研究”项目获得了国家自然科学二等奖。

石正丽研究团队针对新发传染病防控的重大需求,历经多年持续研究,以中国蝙蝠携带的SARS样冠状病毒等重要病毒为研究对象,全面、系统地开展了我国蝙蝠携带病毒的分子流行病学、新病毒发现与鉴定、跨种传播机理等方面的研究,并取得了重大突破,获得多项原创成果。

其最重要贡献包括证实蝙蝠是SARS冠状病毒的自然宿主,为SARS的动物溯源提供多个重要证据;首次在我国蝙蝠体内检测到烈性病毒尼帕病毒和埃博拉病毒抗体;发现腺病毒、圆环病毒等遗传多样的新型蝙蝠病毒等,其中关于SARS病毒溯源的代表性研究成果发表在Nature、Science等顶级学术期刊上。研究团队是国际上蝙蝠病毒研究领域最有影响力的实验室之一。

为何要研究病毒之间的基因组相似度

中国科学院北京基因组研究所研究员、国家基因组科学数据中心主任鲍一明在接受中国青年报采访时表示,病毒之间的基因组序列相似,并不代表其传播和致病能力相似,要搞清楚新型冠状病毒,还需要就病毒基因组内和传播、致病能力相关的特定片段,进行仔细比较分析。

那么研究病毒之间的基因组序列相似度的意义在哪里?首先,可以对新病毒进行溯源和分类。以此次的新型冠状病毒为例,鲍一明表示,科学家发现其与SARS病毒基因组序列相似度为80%,可以确认它属于病毒界的“冠状病毒”科,“β冠状病毒”属,“严重急性呼吸综合征相关冠状病毒”种,因此在分类学上,它和SARS病毒是同一“种”的。相应地,科学家也可就此初步判断该病毒源头宿主很可能是蝙蝠。

再者,生物体的行为和表型是由基因和基因表达所决定,对病毒的基因组进行研究,对病毒可能会有的基本行为、与其他病原体的亲缘关系可以进行推测,并了解它进化的过程。

2天前中科院上海巴斯德研究所相关研究也指向蝙蝠

1月21日,中科院上海巴斯德研究所研究员郝沛与军事医学研究院国家应急防控药物工程技术研究中心研究员钟武、中科院分子植物科学卓越创新中心研究员李轩合作,在《中国科学:生命科学》在线发文,揭示了武汉新型冠状病毒的进化来源和传染人的分子作用通路。

郝沛等研究人员通过对武汉新型冠状病毒与2003年非典,即严重急性呼吸综合征(SARS)的冠状病毒(SARS-CoV)、中东呼吸综合征冠状病毒(MERS-CoV)进行全基因组比对,郝沛等发现,新病毒与后两者平均分别达到70%和40%的序列相似性。

相似度96%,武汉病毒所报道新型冠状病毒或来源于蝙蝠

其中不同冠状病毒与宿主细胞作用的关键spike基因(编码S-蛋白),有更大的差异性。

为了解析武汉新型冠状病毒的进化来源和可能的自然界宿主,研究者利用武汉新型冠状病毒和收集到大量冠状病毒数据进行了遗传进化分析。结果发现武汉新型冠状病毒属于Beta冠状病毒属(Betacoronavirus)。Betacoronavirus是蛋白包裹的单链正链RNA病毒,寄生和感染高等动物(包括人)。在进化树的位置上,与SARS(导致2002年“非典”)病毒和类SARS(SARS-like)病毒的类群相邻,但并不属于SARS和类SARS病毒类群。

相似度96%,武汉病毒所报道新型冠状病毒或来源于蝙蝠

有意思的是它们进化上共同的外类群是一个寄生于果蝠的HKU9-1冠状病毒。所以武汉冠状病毒和SARS/类SARS冠状病毒的共同祖先是和HKU9-1类似的病毒。由于武汉冠状病毒的进化邻居和外类群都在各类蝙蝠中有发现,推测武汉冠状病毒的自然宿主也可能是蝙蝠。如同导致2002年“非典”的SARS冠状病毒一样,武汉冠状病毒在从蝙蝠到人的传染过程中很可能存在未知的中间宿主媒介。

蝙蝠:新兴病毒的天然“蓄水池”

值得一提的是,近年来诸如SARS等大规模致死疫情都和蝙蝠发生着千丝万缕的联系,而蝙蝠也已经被公认为新兴病毒最重要的天然“蓄水池”。

石正丽团队这篇最新论文的作者之一、中科院武汉病毒研究所研究员周鹏此前在另一篇论文发表后接受仁怀新闻采访时曾表示,“对于普通人而言,注意到蝙蝠是因为其携带的都是烈性病毒,例如21世纪爆发的这些SARS、埃博拉、中东呼吸综合征,这些都跟它联系到一块儿了。但就专业解读来说, Peter Daszak(美国生态健康联盟(EcoHealth Alliance)主席他们做了一个很仔细的研究,比较了各个异源动物携带的病毒量的多少,最后通过统计学分析出来,蝙蝠确实是携带病毒最多的物种。”

周鹏当时还进一步解释。“从免疫学角度来说,蝙蝠的免疫系统还是很独特的,它是唯一一个会持续飞行的哺乳动物,飞行这种能力就造成它很多基因和人或者其他哺乳动物的基因不一样,这些不一样的基因很多就是和抗病毒、免疫系统相关的。”

周鹏等人此前即证实,蝙蝠体内总是保持了一定量的干扰素表达。干扰素是一个很关键的抗病毒蛋白,如果它在身体中总是保持“低量”,就相当于动物本身具有“全天候保护”的防御机制。

(本文来自仁怀新闻,更多原创资讯请下载“仁怀新闻”APP)

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