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石正麗團(tuán)隊(duì)發(fā)表冠狀病毒新研究 進(jìn)一步證明新冠非實(shí)驗(yàn)室泄漏

   2021-05-25 澎湃新聞902
核心提示:新冠病毒SARS-CoV-2造成了近一個(gè)世紀(jì)以來最具破壞性的大流行COVID-19,而其中尚未解決的科學(xué)問題之一是這種病毒的自然來源。近日
 新冠病毒SARS-CoV-2造成了近一個(gè)世紀(jì)以來最具破壞性的大流行COVID-19,而其中尚未解決的科學(xué)問題之一是這種病毒的自然來源。
 

近日,來自中科院武漢病毒所、中國(guó)科學(xué)院大學(xué)的研究人員在預(yù)印本網(wǎng)站BioRxiv上提交了一篇論文,題為“Identification of a novel lineage bat SARS-related coronaviruses that use bat ACE2 receptor”。他們報(bào)告在云南省墨江縣通關(guān)鎮(zhèn)發(fā)現(xiàn)的蝙蝠身上鑒定出的新的SARS-CoV-2相關(guān)病毒病毒譜系,這些病毒采樣于2015年,地點(diǎn)和研究團(tuán)隊(duì)此前報(bào)告的來源于中菊頭蝠、與SARS-CoV-2基因組一致性達(dá)96.2%的RaTG13系同一地點(diǎn)。

該論文的通訊作者為中科院武漢病毒所新發(fā)傳染病研究中心主任、武漢國(guó)家生物安全實(shí)驗(yàn)室(四級(jí))副主任石正麗和中科院武漢病毒所蝙蝠病毒感染與免疫學(xué)科組組長(zhǎng)周鵬。

研發(fā)同時(shí)指出,根據(jù)現(xiàn)在的研究發(fā)現(xiàn),目前發(fā)現(xiàn)的能被分離出的蝙蝠SARSr-CoV-2系或新譜系病毒均無法有效利用人類ACE2。因此,如果不進(jìn)行適應(yīng),對(duì)人類的溢出風(fēng)險(xiǎn)還比較小。相比之下,從使用受體的情況來看,穿山甲冠狀病毒具有較高的溢出風(fēng)險(xiǎn)。

他們還進(jìn)一步強(qiáng)調(diào),盡管此前有推測(cè)稱,可能是實(shí)驗(yàn)室的RaTG13泄漏導(dǎo)致了SARS-CoV-2,但現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)證據(jù)并不支持這一推測(cè)。

石正麗等人在這項(xiàng)研究中強(qiáng)調(diào),目前我們?cè)隍鹕砩习l(fā)現(xiàn)的SARS樣冠狀病毒可能只是冰山一角。未來應(yīng)進(jìn)行更系統(tǒng)性和縱向的監(jiān)測(cè),防止病毒再次造成重大溢出事件。

不同于SARSr-CoV-1和SARSr-CoV-2的新譜系

論文中寫道,2015年5月,研究團(tuán)隊(duì)在墨江縣進(jìn)行蝙蝠采樣。蝙蝠在肛門拭子取樣后被釋放,樣品在-80°C條件下保存直到使用。

在蝙蝠中追蹤SARS-CoV-2起源時(shí),研究團(tuán)隊(duì)此前發(fā)現(xiàn)了RaTG13,它與SARS-CoV-2的基因組同源性為96.2%,這是迄今為止最接近的基因組。

他們對(duì)2015年于同一地點(diǎn)采集的蝙蝠樣本進(jìn)一步調(diào)查時(shí)發(fā)現(xiàn),其中8個(gè)樣本的序列與SARS-CoV-2序列同源性為93.5%。7份來自小褐菊頭蝠(Rhinolophus stheno),另1份來自中菊頭蝠(Rhinolophus affinis)。

因此,他們進(jìn)行了下一代測(cè)序(NGS),以進(jìn)一步分析這些冠狀病毒,所有8個(gè)樣本均獲得全基因組序列。這8個(gè)SARSr-CoV基因組幾乎相同,彼此之間的序列一致性超過99.7%。研究團(tuán)隊(duì)以其中一株、被命名為RaTG15的病毒株為代表進(jìn)行了進(jìn)一步分析。

在用于冠狀病毒分類的7個(gè)保守復(fù)制酶結(jié)構(gòu)域中,RaTG15與SARS-CoV-2和SARS-CoV-1的同源性分別為95.3%和92.5%,表明其屬于冠狀病毒科Betacoronavirus屬的Sarbecovirus亞屬中的SARSr-CoV種。

此外,RaTG15在開放閱讀框1b (ORF1b)與SARS-CoV-2基因接近。在完整的ORF1b區(qū),RaTG15與來自中國(guó)和東南亞的野生蝙蝠SARSr-CoV-2的核苷酸序列同源性為84.6%-89.0%,氨基酸序列同源性為95.6%-97.3%,這其中包括來自云南的蝙蝠冠狀病毒RaTG13和RmYN02,日本的Rc-o319,柬埔寨的RshSTT182,泰國(guó)的RacCS203,以及兩個(gè)穿山甲冠狀病毒株。

研究發(fā)現(xiàn),相比之下,除上述ORF1b外,RaTG15與SARSr-CoV-2和SARSr-CoV-1在大多數(shù)基因組中均有顯著差異。ORF1a、M和N的基因同源性低于80%,S、ORF3、6和7a/7b的同源性低于70%。

研究得出,總體而言,RaTG15全基因組與SARS-CoV-1序列同源性為74.4%,與SARS-CoV-2序列同源性為77.6%。值得注意的是,RaTG15和SARS-CoV-1在S、E、M、N和ORF6蛋白上的序列一致性比RaTG15和SARS-CoV-2之間的更高。

研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為,RaTG15在內(nèi)的這一新的病毒譜系可能是不同SARSr-CoVs重組的結(jié)果。

系統(tǒng)發(fā)育分析結(jié)果也較好支持了這一點(diǎn)。研究團(tuán)隊(duì)指出, SARSr-CoVs此前主要由兩個(gè)亞譜系組成,即SARSr-CoV-1和SARSr-CoV-2。后者包括最近在亞洲許多地區(qū)報(bào)告的穿山甲和不同種類的菊頭蝠中的SARS-CoV-2。在全長(zhǎng)基因樹和S基因樹中,RaTG15及其相關(guān)病毒均遠(yuǎn)離上述現(xiàn)有的兩個(gè)亞譜系,由此形成一個(gè)新的譜系。

 

在沒有進(jìn)一步適應(yīng)的前提下人畜共患潛力有限

研究人員進(jìn)一步檢測(cè)了RaTG15的S蛋白序列,并與其他SARSr-CoV-2做了對(duì)比。

他們發(fā)現(xiàn),RaTG15的S蛋白的受體結(jié)合域(RBD)與其他sarbecoviruses病毒高度不同,與SARS-CoV-2的氨基酸同源性為72.6%,與相關(guān)的蝙蝠和穿山甲冠狀病毒的氨基酸同源性為68.6%-73.3%。

值得一提的是,和上述提到的RmYN02、RacCS203不同的是,RaTG15 RBD沒有出現(xiàn)一種缺失,也就是對(duì)應(yīng)于SARS-CoV-2 S蛋白中的氨基酸473-486缺失(缺失2),根據(jù)此前的研究,該缺失決定對(duì)了血管緊張素轉(zhuǎn)化酶2(ACE2)的利用。然而,和SARS-CoV-2和RaTG13相一致的是,發(fā)現(xiàn)了一個(gè)與氨基酸444-447(缺失1)相對(duì)應(yīng)的缺失。該處缺失的位置與柬埔寨RshSTT182的位置相似。

另外,在SARS-CoV-2與ACE2受體結(jié)合的5個(gè)氨基酸殘基中,RaTG15表現(xiàn)出有4個(gè)是不同的(486、493、494和501)。此外,與大多數(shù)蝙蝠SARSr-CoVs一樣,在RaTG15的S1-S2接合處沒有多堿基(furin)酶切位點(diǎn)。

論文提到,序列分析表明,RaTG15病毒可能使用ACE2作為進(jìn)入受體,研究人員也進(jìn)行了進(jìn)一步的驗(yàn)證試驗(yàn)。使用了來自SARS-CoV-2、SARS-CoV-1、RaTG13、pangolin-CoV-GD、pangolin-CoV-GX和RaTG15的RBD蛋白,以及人類和中菊頭蝠 ACE2蛋白的外區(qū)結(jié)構(gòu)域(圖S2A)。

他們發(fā)現(xiàn),中菊頭蝠來源的RaTG13和RaTG15 RBD蛋白對(duì)人類ACE2 (HuACE2)的親和力很弱或沒有結(jié)合親和力。而兩種穿山SARSr-CoVs的RBD蛋白對(duì)HuACE2的結(jié)合親和力要高得多,僅略弱于SARS-CoV-2 RBD,但仍高于SARS-CoV-1。pangolin-CoV-GX對(duì)HuACE2的結(jié)合親和力略弱于pangolin-CoV-GD。

研究人員進(jìn)一步驗(yàn)證,相對(duì)于利用huACE2,蝙蝠冠狀病毒RaTG13和RaTG15是否能更有效地利用中菊頭蝠ACE2(RaACE2)?結(jié)果發(fā)現(xiàn),RaTG15 RBD與RaACE2的親和力也同樣明顯低于SARS-CoV-2和pangolin-CoV-GD/GX對(duì)RaACE2的親和力。與在HuACE2中一樣,RaTG13 RBD與RaACE2的結(jié)合很弱。

研究人員還進(jìn)行了假病毒感染試驗(yàn)。與RBD-ACE2蛋白結(jié)合分析一致,HuACE2介導(dǎo)了除RaTG15外的所有SARSr-CoVs的進(jìn)入,而中菊頭蝠ACE2支持所有SARSr-CoVs的進(jìn)入。

研究總結(jié)認(rèn)為,無論是SARSr-CoV-2譜系還是此次鑒定出的新譜系病毒,均不能有效結(jié)合HuACE2,RBD區(qū)域是否存在缺失似乎會(huì)極大地影響結(jié)合能力。

研究人員認(rèn)為,這些結(jié)果表明,如果沒有進(jìn)一步的適應(yīng),蝙蝠來源的RaTG13、RaTG15以及其他可能的SARSr-CoV-2病毒,它們的人畜共患潛力尚有限。相比之下,從使用細(xì)胞受體的情況來看,穿山甲冠狀病毒具有較高的溢出風(fēng)險(xiǎn)。

 

實(shí)驗(yàn)證據(jù)不支持實(shí)驗(yàn)室泄漏導(dǎo)致SARS-CoV-2

總的來說,該研究報(bào)告了從蝙蝠身上發(fā)現(xiàn)的一種新的SARSr-CoVs譜系,這些病毒與SARS-CoV-2在RdRp區(qū)域密切相關(guān),但在基因組水平上與任何已知的SARSr-CoVs都還有距離。

研究人員指出,雖然已從野生動(dòng)物中檢測(cè)到幾種與SARS-CoV-2相關(guān)的冠狀病毒,但它們沒有一種在基因組水平上與SARS-CoV-2有99%的基因相同。

需要注意的是,冠狀病毒之間較易發(fā)生重組事件,這也被認(rèn)為是SARS-CoV-1的潛在起源。此前的非典溯源研究中,研究人員在蝙蝠中發(fā)現(xiàn)的SARSr-CoVs攜帶所有的SARS-CoV-1基因組片段。而不同野生動(dòng)物的部分基因組區(qū)域與SARS-CoV-2序列高度相似,也提示在跨物種或種間傳播的病毒進(jìn)化過程中可能病毒重組。

研究人員在論文討論部分指出,他們的研究結(jié)果表明,我們現(xiàn)在從蝙蝠身上發(fā)現(xiàn)的SARSr-CoVs可能只是冰山一角。這些病毒可能在動(dòng)物宿主中經(jīng)歷了選擇或重組事件,使病毒對(duì)新宿主產(chǎn)生適應(yīng),然后傳播到新物種,直到它們進(jìn)入人類社會(huì)。

他們強(qiáng)調(diào),應(yīng)該對(duì)此次鑒定出的新譜系病毒進(jìn)行監(jiān)測(cè),以防止未來疫情的暴發(fā)。因?yàn)閬碜許ARSr-CoV的另外兩個(gè)譜系的病毒,即SARS-CoV-1、SARS-CoV-2,分別導(dǎo)致了非典和COVID-19。

此外,根據(jù)現(xiàn)在的研究發(fā)現(xiàn),目前發(fā)現(xiàn)的能被分離出的蝙蝠SARSr-CoV-2系或新譜系病毒均無法有效利用人類ACE2,因此,如果不進(jìn)行適應(yīng),對(duì)人類的溢出風(fēng)險(xiǎn)還比較小。相比之下,蝙蝠SARSr-CoV-1相關(guān)譜系中能利用ACE2的病毒在跨物種傳播方面似乎更危險(xiǎn)。

研究提到,RaTG13是現(xiàn)階和SARS-CoV-2最接近的蝙蝠冠狀病毒,但對(duì)HuACE2仍僅表現(xiàn)出很弱的結(jié)合親和力。

他們強(qiáng)調(diào),盡管此前有推測(cè)稱,可能是實(shí)驗(yàn)室的RaTG13泄漏導(dǎo)致了SARS-CoV-2,但現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)證據(jù)并不支持這一推測(cè)。相比之下,穿山甲冠狀病毒對(duì)人類或蝙蝠ACE2具有很強(qiáng)的結(jié)合能力,對(duì)人類或其他物種具有很高的跨物種潛力。

研究人員分析,在SARS-CoV-2來源于動(dòng)物的這一背景下,可能存在一種比RaTG13更有效使用HuACE2的蝙蝠SARSr-CoV,或者有一種具備更高基因序列一致性的穿山甲冠狀病毒。

研究最后強(qiáng)調(diào),今后需要對(duì)蝙蝠、穿山甲或其他可能的中間宿主動(dòng)物進(jìn)行更系統(tǒng)和縱向的抽樣調(diào)查,防止未來由SARSr-CoV相關(guān)病毒造成的溢出事件,也可以更好地了解SARS-CoV-2的來源。


 
 
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